Question

【题目】氢氧化铈[Ce(OH)4]是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeFCO3)为原料制备Ce(OH)4的一种工艺流程如下：

已知：在酸性溶液中Ce4+有强氧化性。回答下列问题：

（1） “氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是_________________________，化合物CeFCO3 中Ce 的化合价为________________________。

（2）氧化焙烧生成的铈化合物为二氧化铈(CeO2)，其在酸浸时发生反应的离子方程式为__________________________________，酸浸时不宜温度过高的原因是____________________。

（3）已知有机物HT 能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2 Ce3+ (水层) +6HT (有机层)2CeT3 (有机层) +6H+ (水层)

从平衡移动角度解释： 向CeT3(有机层) 加入H2SO4获得较纯的含Ce3+的水溶液的原因是____________________。

（4）Ce(OH)3暴露于空气中时变成紫色，最终变成黄色的Ce(OH)4，该反应的化学方程式为________________________________。

（5）已知298 K 时，Ksp[Ce(OH)3]=1×10-20，为了使溶液中Ce3+沉淀完全，需调节pH为______以上。

Answer 1

【答案】 增大固体与气体的接触面积，增大反应速率；提高原料的利用率 +3 2CeO2+H2O2+6H+===2Ce3+ +O2↑+4H2O H2O2受热易分解 混合液中加入 H2SO4 使 c(H+)增大，平衡向形成 Ce3+水溶液方向移动 4Ce(OH)3 +O2+2H2O===4Ce(OH)4 9

【解析】本题考查化学工艺流程，（1）矿石粉碎成颗粒，增大接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率；CeFCO3中CO3显－2价，F显－1价，整体化合价代数和为0，则Ce显＋3价；（2）在酸性溶液中Ce4＋有强氧化性，过氧化氢遇到强氧化性物质时，表现还原性，被氧化成氧气，因此酸浸时的离子方程式为2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O；因为过氧化氢不稳定，受热易分解，因此酸浸时温度不能过高，防止H2O2受热分解；（3）根据萃取的过程，加入硫酸，增加c(H＋)，使平衡向逆反应方向进行；（4）根据信息Ce的化合价由＋3价→＋4价，化合价升高，应是氧气作氧化剂，反应方程式为：4Ce(OH)3 +O2+2H2O=4Ce(OH)4 ；（5）当离子浓度小于或等于10－5mol·L－1，沉淀完全，根据溶度积的表达式c(OH－)= =10－5mol/l，c(H＋)=Kw/c(OH－)=10－9mol·L－1，即pH=9。