Question

【题目】铈是地壳中丰度最高的稀土元素，可用作催化剂、合金添加剂，也可用于医药、制革、玻璃、纺织等工业。氟碳铈矿的主要化学成分为CeFCO3，它是提取铈的重要矿物原料。氟碳铈矿的冶炼处理工艺已经发展到十数种，其中一种提取铈的工艺流程如下图所示。

已知:焙烧后烧渣中含+4价的铈及十3价的其他稀土氟化物和氧化物。

请回答下列问题：

(1)CeFCO3中Ce元素的化合价为______。

(2)“焙烧”前将矿石粉碎成细颗粒的目的是___________________________________________。

(3)“酸浸I”步骤中CeO2转化为Ce3+，且产生黄绿色气体，该过程的离子方程式为___________________。

(4)“酸浸1”步骤中CeF4转化为难溶物Ce(BF4)3，加入可溶性钾盐的目的是__________________。

(5)“操作I”后，向溶液中加入NaOH溶液，调节溶液pH可获得Ce(OH)3沉淀，利用pH试纸测定溶液pH值的实验操作是__________________________________。当溶液中离子浓度小于1×10-6mol/L时视为沉淀完全，常温下，加入NaOH调节溶液的pH应大于____[已知Ce(OH)3的Ksp=8.0×10-21，1g2=0.3]。

(6)写出“氧化”步骤的化学方程式:_________________________________________。

Answer 1

【答案】 +3 增大固体与空气的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率 2CeO2+2Cl-+8H+=2Ce3++Cl2↑+4H2O 避免十3价铈以Ce(BF4)3沉淀的形式损失 取一张pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对照 9.3 2Ce(OH)3+NaClO+H2O==2Ce(OH)4+NaCl

【解析】（1）化合物中各元素化合价之和为0，CeFCO3中Ce的化合价为x，则x+（-1）+（+4）+（-2）×3=0，x=+3；答案为： +3

（2）对于固体参加的反应来说，固体表面积越大，反应速率越大，“焙烧”前将矿石粉碎成细颗粒可增大固体表面积；答案为：增大固体与空气的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率

（3）在生产过程中，酸浸I中会产生大量黄绿色气体，说明Ce4+ 离子具有强氧化性，可将Cl- 氧化为Cl2 ，离子方程式为：2CeO2+2Cl-+8H+=2Ce3++Cl2↑+4H2O；答案为：2CeO2+2Cl-+8H+=2Ce3++Cl2↑+4H2O；

（4）+3价铈容易生成难溶物Ce(BF4)3,加入可溶性钾盐可避免+3价铈生成Ce(BF4)3难溶物，从而减少Ce元素的损耗；答案为：避免+3价铈以Ce(BF4)3沉淀的形式损失.

（5）实验室测定PH的方法是撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上,用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央,然后与标准比色卡对比；当溶液中离子浓度小于时视为沉淀完全,结合溶度积常数计算氢氧根离子浓度,,得到溶液,答案为：取一张pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对照 ；9.3.

(6)NaClO将Ce(OH)3氧化为Ce(OH)4,其中NaCl为还原产物,答案为:2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl