Question

【题目】CeO2是一种重要的稀土氧化物，可利用氟碳铈矿（主要成分为CeFCO3）来制备。其工艺流程如下：

已知：I.Ce4+能与SO42-结合成[CeSO4]2+，与F-结合成[CeFx]（4-x）+（0<x<4）.

II.在硫酸体系中，Ce4+能被萃取剂萃取二Ce3+不能。

回答下列问题：

（1）“氧化焙烧”中“氧化”的目的是_________________。

（2）CeO2不溶于水和碱，微溶于酸，但“浸出”时却能溶解完全，原因是溶液中的_______（填原子符号，下同）、__________、_____________促进了CeO2的溶解。

（3）“反萃取”时发生反应的离子方程式为____________________。

（4）若缺少“洗氟”这一环节，则所得产品的质量将___________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

Answer 1

【答案】 将+3价铈氧化为+4价铈 H+ F- SO42- 2[CeSO4]2++H2O2===2Ce3++O2↑+2H++2SO42- 偏小

【解析】根据已知信息硫酸体系中Ce4+能被萃取剂萃取，而Ce3+不能，可推测第一步“氧化焙烧”的目的是将+3价铈氧化成+4价。第二步加入硫酸浸取，Ce4+与SO42-结合成[CeSO4]2+，Ce4+与F-结合成[CeFx]（4-x）+；第三步加萃取剂，硫酸体系中Ce4+能被萃取剂萃取，Ce元素进入有机层；第四步，加入氟洗液，除去氟；第四步，加入硫酸和双氧水，根据后面的流程可知，此处双氧水为还原剂，将Ce4+还原为Ce3+，反萃取，Ce3+进入水层；加入碱后Ce3+转化为沉淀，通入氧气将Ce从+3价氧化为+4价，得到产品。

（1）“氧化焙烧”中“氧化”的目的是将+3价铈氧化成+4价，以便后续的提取。故答案为：将+3价铈氧化成+4价；

（2）CeO2微溶于酸，CeO2+4H+=Ce4++2H2O，根据信息Ce4+能与SO42-结合成[CeSO4]2+，与F-结合成[CeFx]（4-x）+，故F、SO42促进了CeO2的溶解，故答案为：H+、F-、SO42-；

（3）反萃取时，H2O2为还原剂，将Ce4+还原为Ce3+，H2O2自身被氧化为O2，故离子方程式为：2[CeSO4]2++H2O2=2Ce3++O2↑+2H++2SO42-；

（4）若缺少“洗氟”， 部分Ce元素存在于[CeFx]（4-x）+，难以被反萃取，进入有机层，则进入水层的Ce元素偏少，所得产品的质量将减少。故答案为：偏小。