Question

【题目】氢氧化铈[Ce(OH)4]被广泛用于气敏传感器、燃料电池、催化剂等领域。实验室以精选的氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3 )为原料制备氢氧化铈的一种工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)“煅烧”可在_______(填仪器名称)中进行，主要反应的化学方程式为________；除“粉碎”外，还可以加快“煅烧”速率的措施有_________(只答一点即可)。

(2)实验室制取氧气。

①氧气的发生装置可以选择上图中的__________(填大写字母)。

②欲收集一瓶干燥的氧气，选择上图中的装置，按气流方向的连接顺序为：氧气的发生装置→________(填小写字母)；检验氧气已收集满的操作和现象为________。

(3)“酸浸”时，温度不能过高的原因为_______；若用盐酸代替双氧水、H2SO4的不足之处为____________；该步骤不能使用陶瓷容器的原因为___________________。

(4)“氧化”反应的化学方程式为_________________________________。

Answer 1

【答案】坩埚 4CeFCO3+O23CeO2+CeF4+4CO2 适当升高煅烧温度等 B cdgf(或dcgf) 将带有火星的木条置于f口，木条复燃 会导致H2O2分解而降低原料的利用率 HCl被氧化为Cl2，污染环境 生成的HF腐蚀陶瓷 2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl

【解析】

将氟碳铈矿粉碎后与O2在坩埚中高温煅烧，反应产生CeO2、CeF4、CO2，然后将CeO2、CeF4用硫酸浸取，同时加入H2O2溶液，可以将CeO2、CeF4与硫酸反应产生的Ce4+还原为Ce3+，向该溶液中加入适量NaOH溶液反应产生Ce(OH)3，然后再向该悬浊液中加入氧化剂NaClO，发生氧化还原反应产生Ce(OH)4。

(1)高温“煅烧”可在坩埚中进行；CeFCO3高温条件下与O2反应生成CeO2、CeF4、CO2，根据电子守恒、原子守恒，可得该反应的反应方程式为4CeFCO3+O23CeO2+CeF4+4CO2。除“粉碎”外，还可以加快“煅烧”速率的措施有适当增大O2的压强、适当升高煅烧温度等；

(2)①用双氧水与MnO2或Na2O2与H2O反应制备O2可选择装置B装置，故合理选项是B；

②选用B装置制备O2，用C干燥O2，E用于收集O2，故装置的连接顺序为bcd(或dc)gf；检验O2收集满的操作和现象为：将带火星的木条置于f口，木条复燃，则O2已经收集满；

(3) H2O2不稳定，受热易分解，所以“酸浸”时，温度不易过高，否则会导致H2O2分解，降低原料的利用率；若用盐酸代替，Ce4+会将HCl被氧化为Cl2，导致污染环境；该步骤有HF生成，由于HF与陶瓷中的SiO2会反应，故不能使用陶瓷容器；

(4) “氧化”时NaClO在碱性条件下将Ce(OH)3氧化为Ce(OH)4，反应的化学方程式为2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl。