Question

【题目】稀土元素包括钪、亿和系共17种元素，是重要的战略资源，我国稀土资源丰富。从氟碳铈矿（主要化学成分为CeFCO3）提取铈族稀土元素的一种工艺流程如图：

已知：①焙烧后铈元素主要以CeO2形式存在，Ce(
OH)3的Ksp=10×10-20

②Ce4+能与SO42-结合成[CeSO4]2+，Ce3+能被萃取剂HR萃取

（1）为提高原料的利用率，焙烧前应将矿石____处理。

（2）“浸取”过程中铈元素发生反应的离子方程式为___。

（3）“转化”过程中H2O2的作用是___。

（4）“萃取”过程中发生反应：Ce3+（水层）+3HR（有机层）CeR3（有机层）+3H+（水层）设计“萃取”和“反萃取”操作的目的是___；HR应该具有的特点是____。

a．萃取剂HR的密度一定比水大

b．萃取剂HR不溶于水，也不和水反应

c．萃取剂HR和Ce3+不反应

d．Ce3+在萃取剂中溶解度大于水中

（5）“调节pH”时，为了使Ce3+完全沉淀（浓度小于1×10-5mol/L），溶液的pH应大于___。

（6）“氧化”操作得到产品的化学方程式为____。

（7）CeO2是汽车尾气净化器中的关键催化剂，能在还原性气氛中供氧，在氧化性气氛中耗氧，过程为：2CeO22CeO2-x+xO2↑（0≤x≤0.5）。写出CeO2消除CO的化学方程式____。

Answer 1

【答案】粉碎 CeO2+4H++SO42-=[CeSO4]2++2H2O 作还原剂 进一步分离、富集Ce3+ bd 9 2H2O+4Ce(
OH)
3+O2=4Ce(OH)4 2xCO+CeO2=CeO2（1-x）+2xCO2

【解析】

由流程可知，焙烧前粉碎固体可增大接触面积，焙烧后铈元素主要以CeO2形式存在，加硫酸溶解后，过滤加过氧化氢发生2[CeSO4]2++2H2O2=2Ce3++2H2O+O2↑+2SO42-，Ce3+能被萃取剂HR萃取，通过“萃取”与“反萃取进一步分离、富集Ce3+，调节pH生成Ce(OH)3，最后氧化生成Ce(OH)4，以此来解答。

(1)为提高原料的利用率，焙烧前应将矿石粉碎处理，故答案为：粉碎；

(2)“浸取”过程中铈元素发生反应的离子方程式为CeO2+4H++SO42-=[CeSO4]2++2H2O，故答案为：CeO2+4H++SO42-=[CeSO4]2++2H2O；

(3)“转化”过程中H2O2的作用是作还原剂，故答案为：作还原剂；

(4)“萃取”过程中发生反应：Ce3+(水层)+3HR(有机层)CeR3(有机层)+3H+(水层)设计“萃取”和“反萃取”操作的目的是进一步分离、富集Ce3+；HR应该具有的特点是萃取剂HR不溶于水，也不和水反应、Ce3+在萃取剂中溶解度大于水中，故答案为：进一步分离、富集Ce3+；bd；

(5)“调节pH”时，为了使Ce3+完全沉淀(浓度小于1×10-5mol/L)，Ce(OH)3的Ksp=1.0×10-20，c(OH-)=3=1×10-5mol/L，溶液的pH应大于9，故答案为：9；

(6)“氧化”操作得到产品的化学方程式为2H2O+4Ce(OH)3+O2=4Ce(OH)4，

故答案为：2H2O+4Ce(OH)3+O2=4Ce(OH)4；

(7)一氧化碳和氧气反应生成二氧化碳，①2CO+O2=2CO2，在氧化气氛中耗氧在尾气消除过程中发生着②CeO2CeO2(1-x)+xO2↑(0≤x≤0.25)的循环，两式合并，①×x+②×2得到CeO2消除CO尾气的化学方程式为2xCO+CeO2=CeO2(1-x)+2xCO2，故答案为：2xCO+CeO2=CeO2(1-x)+2xCO2。