题目内容

17．工业上利用氟碳铈矿（主要成分CeCO3F）提取CeCl3的一种工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）CeCO3F中，Ce元素的化合价为+3．
（2）酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换HCl不会造成环境污染．写出稀硫酸、H2O2与CeO2反应的离子方程式：H2O2+2CeO2+6H+=2Ce3++4H2O+O2↑．
（3）向Ce（BF4）3中加入KCl溶液的目的是避免三价铈以Ce（BF4）3沉淀的形式损失或除去BF4-或提高CeCl3的产率．
（4）若溶液中的Ce3+沉淀完全，此时溶液的pH为9．（已知KSP[Ce（OH）3]=1×10-20）
（5）加热CeCl3•6H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3，其中NH4Cl的作用是NH4Cl固体受热分解产生HCl，抑制CeCl3水解．
（6）准确称取0.7500gCeCl3样品置于锥形瓶中，加入适量过硫酸铵[（NH4）2 S2O4]溶液将Ce3+氧化为Ce4+，然后用0.1000mol．l-1（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液滴定至终点，消耗25.00mL标准溶液．（已知：Fe3++Ce4+=Ce3++Fe3+）
①已知：过二硫酸的结构式为，其中S元素的化合价为：+6．过硫酸铵（NH4）2Fe（SO4）2溶液将Ce3+氧化Ce4+为的离子方程式为：S2O42-+2Ce3+=2Ce4++2SO42-
②该样品中CeCl3的质量分数为82.2%．
③若使用久置的（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液进行滴定，测得该CeCl3样品的质量分数偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

分析 利用氟碳铈矿（主要成分CeCO3F）提取CeCl3的一种工艺流程为，CeCO3F焙烧得CeO2、CeF4，用盐酸和硼酸酸浸，过滤得沉淀Ce（BF）4和CeCl3滤液，Ce（BF）4与氯化钾溶液反应得到CeCl3和KBF，CeCl3与前面滤液中CeCl3的合并再加氢氧化钠，得Ce（OH）3沉淀，Ce（OH）3沉淀与盐酸反应可得CeCl3•6H2O，加热CeCl3•6H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3，
（1）根据化合价代数和为0判断；
（2）在酸性条件下H2O2能还原CeO2生成Ce3+，根据元素守恒和电荷守恒书写离子方程式；
（3）向Ce（BF4）3中加入KCl溶液生成CeCl3和KBF，防止生成Ce（BF4）3沉淀；
（4）溶液中的C（Ce3+）等于1×10-5mol•L-1，可认为Ce3+沉淀完全，根据KSP[Ce（OH）3]=C（Ce3+）•C3（OH-） 可计算出溶液中氢氧根离子的浓度，进而确定PH值；
（5）NH4Cl固体受热分解产生HCl，可以抑制CeCl3水解，据此答题；
（6）①根据化合价代数和为0结合过二硫酸结果判断；过硫酸铵[（NH4）2 S2O4]将Ce3+氧化为Ce4+，本身被还原为硫酸根离子；
②0.1000mol•l-1（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液体积25.00ml，含有亚铁离子的物质的量为2.5×10-3mol，根据反应Fe2++Ce4+═Ce3++Fe3+，利用Ce元素守恒可知，可计算出CeCl3的质量，进而确定样品中CeCl3的质量分数；
③若使用久置的（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液进行滴定，由于亚铁离子被空气中氧气氧化，所以会消耗标准液的体积为偏大，据此分析．

解答 解：（1）根据化合价代数和为0可知，CeCO3F中，Ce元素的化合价为+3价，
故答案为：+3；
（2）稀硫酸、H2O2与CeO2反应的离子方程式为：H2O2+2CeO2+6H+=2Ce3++4H2O+O2↑，
故答案为：H2O2+2CeO2+6H+=2Ce3++4H2O+O2↑；
（3）向Ce（BF4）3中加入KCl溶液生成CeCl3和KBF，这样做的目的是避免三价铈以Ce（BF4）3沉淀的形式损失或除去BF4-或提高CeCl3的产率，
故答案为：避免三价铈以Ce（BF4）3沉淀的形式损失或除去BF4-或提高CeCl3的产率；
（4）溶液中的C（Ce3+）等于1×10-5mol•L-1，可认为Ce3+沉淀完全，根据KSP[Ce（OH）3]=C（Ce3+）•C3（OH-）=1×10-20可知，C（OH-）=$\root{3}{\frac{1×1{0}^{-20}}{1×1{0}^{-5}}}$mol•L-1=1×10-5mol•L-1，此时溶液的PH为9，
故答案为：9；
（5）由于NH4Cl固体受热分解产生HCl，抑制CeCl3水解，所以加热CeCl3•6H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3，
故答案为：NH4Cl固体受热分解产生HCl，抑制CeCl3水解；
（6）①由根据过二硫酸的结构可知，中间两个O是-1价（过氧链），两端的6个O是-2价，氢原子+1价，化合价代数和为0，则硫元素+6价；过硫酸铵[（NH4）2 S2O4]将Ce3+氧化为Ce4+，本身被还原为硫酸根离子，离子方程式为：S2O42-+2Ce3+=2Ce4++2SO42-；
故答案为：+6；S2O42-+2Ce3+=2Ce4++2SO42-；
②0.1000mol•l-1（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液体积25.00ml，含有亚铁离子的物质的量为2.5×10-3mol，根据反应Fe2++Ce4+═Ce3++Fe3+，利用Ce元素守恒可知，CeCl3的质量为2.5×10-3mol×246.5g/mol=0.6163g，所以样品中CeCl3的质量分数为$\frac{0.6163g}{0.7500g}$×100%=82.2%，
故答案为：82.2%；
③若使用久置的（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液进行滴定，由于亚铁离子被空气中氧气氧化，所以会消耗标准液的体积为偏大，则测得该CeCl3样品的质量分数偏大，
故答案为：偏大．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、溶度积的计算等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
8．磁黄铁矿（主要成分是Fe1-nS，S为-2价）导电性好，且略具磁性，主要用于提取硫、生产硫酸等．将mg该磁黄铁矿与200mL盐酸恰好完全反应（矿石中其他成分不与盐酸反应），生成硫单质4.8g、FeCl20.85mol和一定量H2S气体，向反应后的溶液中加入KSCN溶液无现象．下列说法正确的是（　　）
A．mg该磁黄铁矿中含+2价的铁0.75mol
B．200mL盐酸中HCl物质的量浓度为4.25mol•L-1
C．生成的H2S气体在标准状况下的体积为16.8L
D．该磁黄铁矿中Fe1-nS的n=0.15
5．下列图示实验正确的是（　　）
A．
将海带灼烧灰化		B．
铝热反应
C．
制取氢氧化亚铁		D．
验证铁的吸氧腐蚀
12．下列实验的操作或步骤（加持装置略）正确的是（　　）
 
 A．读取确定终点时的数据为21.80mL B．实验室制取氨气 C．用苯萃取碘水中的I2后，分液 D．配置0.10mol/L NaCl溶液
A．AB．BC．CD．D
1．BMH{碱式次氯酸镁}[Mg2ClO（OH）n•H2O]}是一种白色粉末．难溶于水，是常用的无机抗菌剂，其一种生产工艺如图所示．
（1）BMH的化学式中n=3（填数字）．
（2）电解饱和食盐水时发生反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-．
（3）流程图中“反应”步骤生成BMH的化学方程式为2MgCl2+Cl2+5NaOH=Mg2ClO（OH）3•H2O↓+5NaCl．
（4）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：毎克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克CL2的氧化能力．BMH中的有效氯含量为0.421（计算结果保留两位小数）．
8．将17克气体H2A通入水中形成500ml溶液，完全中和该二元酸用去NaOH 40克，则 下列说法正确的是（　　）
A．该气体的摩尔质量为34B．500ml溶液物质的量浓度为2mol/L
C．标况下该气体的摩尔体积为22.4 LD．17克该气体物质的量为0.5mol
5．闪锌矿（主要成份为ZnS）是含锌主要矿物之一，高温加热闪锌矿生成ZnO和SO2．ZnO用于冶炼金属锌，SO2可制亚硫酸盐或硫酸．计算回答下列问题（保留2位小数）
将标况下4.48L SO2气体慢慢通入200mL一定浓度NaOH溶液中，SO2气体全部被吸收，将反应后的溶液在空气中小心蒸干（不考虑酸式盐的分解），得到不超过两种物质的无水晶体26.8g．通过计算确定所得晶体的成分与物质的量．
6．已知SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一定相似性．
I、用如图所示装置进行Mg与SO2反应的实验．
（1）选择制取SO2的合适试剂②③．
①10%的H2SO4溶液      ②70%的H2SO4溶液
③Na2SO3固体              ④CaSO3固体
（2）写出装置B中发生的主要反应的化学方程式3Mg+SO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS（或2Mg+SO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S，Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS．装置C中NaOH溶液的作用是吸收过量二氧化硫，防止污染环境．
（3）该装置仍有不足之处，请说明在在A和B之间没有连接一个干燥装置、C装置未与大气相通、在镁下方未垫一个不锈钢片、镁与玻璃管反应、未设计一个防倒吸装置．
Ⅱ、某研究小组进行了“实验室制Si”的研究，它们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的四条信息：
①Mg在加热的条件下即可与SiO2反应
②金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐与SiH4
③Si和SiO2均不与稀H2SO4反应
④SiH4在空气中自燃
他们在研究报告中记载着“…选用合适的物质在适宜的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量…在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右”．
（4）你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是（用化学方程式说明）：?①2Mg+Si$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg2Si②Mg2Si+2H2SO4═2MgSO4+SiH4↑③SiH4+2O2═SiO2+2H2O．
7．（1）若K37C1O3+6H35C1=KC1+3C12↑+3H2O 则此反应中生成的氯气，平均相对分子质量约为：（计算结果保留三位有效数字）70.7．
（2）金（Au）是最为常见的贵重金属，常制作首饰．金元素的原子序数为79，它在元素周期表中位于第六周期IB族．
（3）用氨气制取硝酸的流程是：NH3→NO→NO2→HNO3，NO与空气接触时的现象是无色气体变为红棕色；从得失电子相等的角度分析化学反应aNO2+bO2+cH2O=dHNO3，可知a：b=4：1．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网