题目内容

14．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）溶液中的C（Ce3+）等于1×10-5mol•l-1，可认为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：Fe2+Ce4+=Ce3++Fe3+）
 ①该样品中CeCl3的质量分数为82.2%．
 ②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）①0.1000mol•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；
②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：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）①0.1000mol•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%；
②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 本题以提取CeCl3的一种工艺流程为载体，考查了化合价、离子反应、沉淀溶解平衡的计算、实验基本操作、化学计算等知识，侧重分析、推断及实验能力的综合考查，题目难度中等．

练习册系列答案
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18．某溶液中可能含有Cl-、Br-、SO32-、SO42-、NH4+、Fe2+、K+中的几种离子，现取100mL该溶液加入足量的新制氯水，溶液呈无色，继续滴加稀盐酸，无气泡产生；再往其中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥后质量为4.66g．滤液加足量氢氧化钠溶液、加热，生成气体在标准状况下体积为448mL．最后向剩余沉淀中加入HNO3酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀生成．根据上述实验现象，以下推测正确的是（　　）
A．原溶液中一定存在SO42-、NH4+、Cl-
B．原溶液中一定不存在Br-、Fe2+、SO32-
C．原溶液中可能存在SO32-、K+
D．原溶液中滴定存在K+，c（K+）≥0.2mol•L-1
19．下列各项与化学平衡移动原理无关的是（　　）
A．收集Cl2用排饱和食盐水的方法
B．加催化剂，使SO2和O2 在一定条件下转化为SO3
C．可用浓氨水和NaOH（s）快速制取氨气
D．加压条件下有利于N2和H2反应生成NH3
2．（1）实验室用如图所示装置制备少量乙酸乙酯．
①写出制备乙酸乙酯的化学方程式CH3CH2OH+CH3COOH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O
②试管Ⅱ中盛的试剂是饱和Na2CO3溶液．
③若要把制得的乙酸乙酯分离出来，应采用的实验操作分液．
（2）已知乳酸的结构简式为．试回答：
①乳酸分子中含有羟基和羧基两种官能团（写名称）；
②乳酸与足量金属钠反应的化学方程式为；
③乳酸与Na2CO3溶液反应的化学方程式为．
9．苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料--纳米氧化铜的重要前驱体之一．下面是它的一种实验室合成路线：

制备苯乙酸的装置示意图如下 （加热和夹持装置等略）：
已知：苯乙酸的熔点为76.5℃，可升华，易溶于热水，微溶于冷水，溶于乙醇．
请你根据提供的信息回答下列问题：
（1）将装置中的溶液加热至100℃，缓缓滴加40g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升温至130℃继续反应．在装置示意图中，仪器a的名称是球形冷凝管，其作用是冷凝回流，防止苯乙酸的挥发而降低产品产率．
（2）反应结束后加适量冷水，可分离出苯乙酸粗品．其加入冷水的目的是便于苯乙酸结晶析出．下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是BCE（填标号）．
A．分液漏斗       B．漏斗    C．烧杯
D．直形冷凝管     E．玻璃棒
（3）如果要将苯乙酸粗品进一步提纯，你选择的实验方法是重结晶、升华（填二种方法）．
（4）用CuCl2•2H2O和NaOH溶液制备适量Cu（OH）2沉淀，并多次用蒸馏水洗涤沉淀，判断沉淀洗干净的实验操作和现象是取少量最后一次洗涤液于试管中，加入稀硝酸，再加AgNO3溶液，无白色沉淀出现．
（5）将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中，充分溶解后，加入Cu（OH）2搅拌30min，过滤，滤液静置一段时间，析出苯乙酸铜晶体，混合溶剂中乙醇的作用是增大苯乙酸溶解度，便于充分反应．
19．碳酸钠的用途很广，可用做冶金、纺织、漂染等工业的基本原料．请根据题意回答下列问题：
Ⅰ．世界最早工业生产碳酸钠的方法是路布兰（N．Leblanc）法．其流程如下：

（1）流程I的另一产物是HCl，流程Ⅱ的反应分步进行：a．Na2SO4+4C $\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2S+4CO↑；
b．Na2S与石灰石发生复分解反应，总反应方程式可表示为Na2SO4+4C+CaCO3$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2CO3+CaS+4CO↑．
Ⅱ．1862年，比利时人索尔维（Ernest Solvay）用氨碱法生产碳酸钠．反应原理如下：

20℃时一些物质在水中的溶解度/g•（100gH2O）-1
NaClNH4ClNaHCO3NH4HCO3Na2CO3
35.937.29.621.721.5
（2）氨碱法生成纯碱的原料是食盐、水、氨气和CO2，可循环利用的物质有CaO、CO2、NH4Cl、NH3．
（3）饱和NaCl溶液通NH3和CO2能生成NaHCO3的原因有：反应体系中NaHCO3溶解度最小、反应消耗水、NaHCO3相对分子质量最大．
Ⅲ．我国化工专家侯德榜研究出联合制碱法，其反应原理和氨碱法类似，但将制氨和制碱联合，提高了原料利用率．
（4）生产中需向分离出NaHCO3后所得的溶液中加入NaCl固体并通入NH3，在0～10℃（填温度范围）下析出NH4Cl．（填化学式）
6．乙酰苯胺具有解热镇痛作用，是较早使用的解热镇痛药，有“退热冰”之称，其制备原理如下：
已知：
①苯胺易被氧化．
②乙酰苯胺、苯胺和醋酸的部分物理性质如表：
物质熔点/℃沸点/℃溶解性
乙酰苯胺114.3305微溶于冷水，易溶于热水
苯胺-6184.4微溶于水
醋酸16.6118易溶于水
实验步骤如下：
步骤1：在a中，加入9mL （0.10mol）苯胺、15mL（0.27mol）冰醋酸及少许锌粉，依照图装置组装仪器．

步骤2：控制温度计读数在105℃左右，小火加热回流至反应完全．
步骤3：趁热将反应混合物倒入盛有100mL 冷水的烧杯中，冷却后抽滤、洗涤，得到粗产品．
步骤4：将步骤3所得粗产品进一步提纯后，称得产品质量为10.8g．
请回答下列问题：
（1）仪器a的名称为圆底烧瓶，所选仪器a的最佳规格是B（填序号）．
A． 25mL         B．50mL         C．100mL          D．250mL
（2）实验中加入少许锌粉的目的是防止苯胺被氧化，同时起着沸石的作用．
（3）步骤2中，控制温度计读数在105℃左右的原因是温度过低不能蒸出反应所生成的水或温度过高未反应的乙酸蒸出．
（4）判断反应已基本完全的方法为锥形瓶不再有水增加．
（5）步骤3中趁热将混合物倒入盛有冷水的烧杯中，“趁热”的原因是若让反应混合物冷却，则固体析出沾在瓶壁上不易处理．
（6）步骤4中粗产品进一步提纯，该提纯方法是重结晶．
（7）本次实验的产率为80%．
3．电石（主要成分是CaC2）是重要的基本化工原料，可用白云石（主要成分是CaCO3和MgCO3）和废Al片制七铝十二钙（12CaO•7Al2O3），经过一系列反应后可制得电石，其工艺流程如下：

（1）煅粉主要含MgO和CaO，煅粉用适量NH4NO3溶液浸取后，MgO几乎不溶，该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3的原因是CaSO4微溶于水，用（NH4）2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失．
（2）若滤液I中仅通入CO2，会生成Ca（HCO3）2，从而导致CaCO3产率降低．
（3）用电石制乙炔的杂质气体之一是PH3，经分离后与甲醛、盐酸在70°C、催化剂的条件下，可合成一种阻燃剂[P（CH2OH）4]Cl，该反应的化学反应方程式是PH3+4HCHO+HCl$\frac{\underline{\;氢氧化铝\;}}{70℃}$[P（CH2OH）4]Cl．
（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别是Al片和石墨，则电解池的阳极电极反应式是Al-3e-+3NH3?H2O=Al（OH）3↓+3NH4+．
（5）工业上合成电石还可以采用氧热法．
已知：CaO（s）+3C（s）═CaC2（s）+CO（g）△H=+a KJ/mol
2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=-b KJ/mol
若不考虑热量与物料损失，最终炉中出来的气体只有CO，则为了维持热平衡，每生产64Kg CaC2，则投料的量：n（CaO）+n（C）═$\frac{1000（2a+4b）}{b}$ mol．
4．实验室里需用480mL 0.1mol/L的硫酸铜溶液，配制时应选择的容量瓶的规格和需要称量的溶质的质量分别为（　　）
A．480mL容量瓶，7.68g硫酸铜B．480mL容量瓶，12.0g胆矾
C．500mL容量瓶，12.5g硫酸铜D．500mL容量瓶，12.5g胆矾

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