题目内容
【题目】中国的稀土资源十分丰富，有开采价值的储量居世界第一。某实验小组拟利用含铝、硅、铁等杂质的氟碳钵矿(主要成分为CeFCO3)制备三氯化铈，设计如图所示流程：
已知：①Ce2O3在加热条件下能被氧气氧化，生成难溶于水、具有强氧化性的CeO2。
②M(CeCl3)=246.5g/mol，在水溶液中Ce4+能被还原成Ce3+。
③0.1mol·L-1金属阳离子形成氢氧化物沉淀的pH如下：
金属阳离子 | Fe3+ | Ce3+ | Al3+ |
开始沉淀的pH | 1.5 | 7.6 | 3.4 |
沉淀完全的pH | 2.8 | 9.4 | 4.7 |
回答下列问题：
(1)氟碳铈矿中铈的化合价为______，滤渣1的化学式为__________。
(2)焙烧氟碳铈矿生成CeO3的化学方程式是____________。
(3)酸浸时产生气体2的离子反应方程式是_______。
(4)为将铝、铁以滤渣2除去，用NH3·H2O调节酸浸后溶液的pH最大不能超过______。
(5)将沉铈得到的Ce2(CO3)3·nH2O洗涤干净后继续进行操作I，简述如何证明Ce2(CO3)3·nH2O已经洗涤干净________。
(6)操作I是将得到的Ce2(CO3)3·nH2O加盐酸至沉淀完全溶解，先经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到CeCl3·7H2O，再将该晶体与NH4Cl固体隔绝空气共热，得到无水CeCl3。其中，NH4Cl的作用是___________。
(7)产品纯度测定：准确称取CeCl3产品0.3750g于锥形瓶中，加入合适的氧化剂将Ce3+恰好完全氧化为Ce4+，再用0.1000mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2 标准溶液滴定至终点，重复3次实验，标准液的消耗体积分别为12.48mL、12.50mL、12.52mL。求该样品的质量分数为_______(保留1位小数)。
【答案】+3 H2SiO3 4CeFCO3+2Na2CO3+O2
4NaF+4CeO2+6CO2 2CeO2+8H++2Cl-=2Ce3++Cl2↑+4H2O 7.6 取少量最后一次洗涤液于试管中，滴入稀HNO3、AgNO，若无白色沉淀产生，则已洗涤干净 NH4Cl受热分解生成HCl，抑制Ce3+的水解 82.2%
【解析】
(1)根据化合价代数和为零进行分析；(2)据流程及题干信息分析；(3)类比MnO2与浓盐酸的反应答题；(5)筛选溶液中存在少量均易检出的Cl-证明；(6)利用水解反应原理解答；(7)取I平均值12.50mL进行计算。
(1)由氟碳钵矿的主要成分为CeFCO3，根据化合价代数和为零，F为-1价，CO32-为-2价，所以氟碳铈矿中铈的化合价为+3；因为含氟碳钵矿主要成分为CeFCO3，含有杂质铝、硅、铁等，根据框图可知铝、铁氧化物能溶于酸，而硅酸盐遇酸会形成难溶于水的H2SiO3,所以滤渣1为硅酸，其化学式为H2SiO3。故答案：+3；H2SiO3；
(2)焙烧氟碳铈CeFCO3会和Na2CO3、O2反应生成CeO3和NaF、CO2，其化学方程式是4CeFCO3+2Na2CO3+O24NaF+4CeO2+6CO2，故答案：4CeFCO3+2Na2CO3+O24NaF+4CeO2+6CO2；
(3)CeO2在酸性条件下具有强氧化性，可以氧化Cl-为氯气，其反应的离子方程式为2CeO2+8H++2Cl-=2Ce3++Cl2↑+4H2O，故答案：2CeO2+8H++2Cl-=2Ce3++Cl2↑+4H2O；
(4)因为pH=2.8时，氢氧化铁沉淀完全，pH=4.7时氢氧化铝沉淀完全，pH=7.6时Ce(OH)3开始沉淀，所以为将铝、铁以滤渣2除去，用NH3·H2O调节酸浸后溶液的pH最大不能超过7.6，故答案：7.6；
(5)因为操作I加入了盐酸和氯化铵，所以要判断Ce2(CO3)3·nH2O是否已经洗涤干净的方法：取少量最后一次洗涤液于试管中，滴入稀HNO3、AgNO，若无白色沉淀产生，则已洗涤干净，故答案：取少量最后一次洗涤液于试管中，滴入稀HNO3、AgNO，若无白色沉淀产生，则已洗涤干净；
(6)NH4Cl不稳定，加热会分解生成氯化氢，Ce3+易水解生成Ce(OH)3，所以加NH4Cl的作用是受热分解生成HCl，抑制Ce3+的水解，故答案：NH4Cl受热分解生成HCl，抑制Ce3+的水解；
(7)标准液的消耗体积分别为12.48mL、12.50mL、12.52mL的平均值为12.50mL，根据Ce4++ Fe2+= Ce3++ Fe3+，所以n(Ce4+)=n( Fe2+)=12.50
10-3 L
=1.250
10-3mol，所以该样品的质量分数=
100%=82.2%。
考前必练系列答案
【题目】某矿石的主要成分为BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质)，实验室利用该矿石制备BaCl22H2O的流程如图，且三次滤渣的主要成分各不相同：
如表为常温时各离子转化为氢氧化物沉淀时的pH：
Fe3+ | Mg2+ | Ca2+ | |
开始沉淀时的pH | 1.9 | 9.1 | 11.9 |
完全沉淀时的pH | 3.2 | 11.1 | 13.9 |
(1)用15%盐酸浸取前需充分研磨，目的是______。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分为______；加入NaOH调pH的范围为______；加入H2C2O4时应避免过量的原因是______。[已知难溶物质：Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9]
(3)已知：25℃时，Ksp(BaCO3)=5.4×10-9，Ksp(CaCO3)=2.7×10-9。向CaCO3固体的溶液中加入高浓度的BaCl2溶液，有BaCO3沉淀生成，请写出该反应的离子方程式______，该反应的平衡常数K=______。
(4)取制得的BaCl22H2O(含少量杂质)2.5g配成100mL溶液，取10.00mL该溶液于烧杯中，加入足量(NH4)2C2O4溶液，过滤，洗涤，将得到的BaC2O4沉淀用过量稀硫酸溶液溶解，过滤除去BaSO4沉淀，将所得的H2C2O4溶液移入锥形瓶，用0.05mol/L高锰酸钾标准液滴定至终点。
已知：Ba2++C2O42-═BaC2O4↓
BaC2O4+2H++SO42-═BaSO4↓+H2C2O4
5H2C2O4+2MnO4-+16H+═10CO2↑+2Mn2++8H2O
①滴定中盛放高锰酸钾标准液的仪器为______，滴入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶中溶液颜色______，即说明达到滴定终点。
②若滴定前滴定管的读数为1.80mL，滴定终点时滴定管中液面如图，请计算BaCl22H2O的纯度为______(保留3位有效数字)。
【题目】某分子的结构如图所示（-R 为烃基），其中 A、B、D 三种元素位于元素周期表中同一族的三个相邻的周期，A 的非金属性大于 B。D 与 G 形成的 DG3 在工业上可用于漂白和杀菌消毒。A 与 G 形成的 AG3 可完全水解，其水解的产物之一 H3AO3 常用作塑料件镀金属的还原剂。
(1)具有未成对电子的原子或分子具有磁性。D 的某种氧化物 D2O4 的磁性大小与温度呈正相关关系，即磁性是温度的增函数。则 D2O4 
2DO2，ΔH______0（填“＞”“＜”或“=”）。
(2)DG3 用于杀菌消毒与 HGO 相比，DG3 可大大延长杀菌消毒的时间，试从反应速率理论和平衡移动理论两者中选择一个，解释其原因____________________________。
(3)无机含氧酸中的非羟基氢不能发生电离。H3AO3 分子中 A 原子最外层的电子都参与了共价键的形成，试用方程式表示 H3AO3 的正盐溶液呈碱性的原因_____。
(4)液氨中因存在2NH3(1) NH4++NH2-可导电，液态 D2O4 中也存在 D2O4DO++DO3-，上述两个过程的本质区别为___________。
(5)T℃时，在一体积为 VL 的密闭容器中放入一定量的 ACl5 固体，按下式发生反应：ACl5（s）
ACl3（g）+Cl2（g），ΔH>0。测得容器内气体的压强变化如下表：
时间 t/s | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | ∞ |
总压 P/kPa | 0 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
上述条件下，以分压表示的平衡常数 Kp=_____(kPa)2（计算结果保留两位小数）； 若保持温度不变，30s 时给容器加压，达新平衡后，容器内的总压将_____（填“升高”、“降低”或“不变”）；若将容器换成绝热容器，加压后容器内的总压将_____（填“升高”、“降低”或“不变”）。
