Question

【題目】工業上利用氟碳鈰礦(主要成分CeCO3F)提取CeCl3的一種工藝流程如下：

請回答下列問題：

（1）CeCO3F中，Ce元素的化合價為_______。

（2）酸浸過程中用稀硫酸和H2O2替換HCl不會造成環境污染。寫出稀硫酸、H2O2與CeO2反應的離子方程式：____________。

（3）向Ce(BF4)3為中加入KCl溶液的目的是_________。

（4）若溶液中的Ce3+沉淀完全，此時溶液的pH為_______（己知Ksp[Ce(OH)3]=1×10-20)

（5）加熱CeCl3·6H2O和NH4Cl的固體混合物可得到無水CeCl3，其中NH4Cl的作用是________。

（6）準確稱取0.7500g CeCl3樣品置于錐形瓶中，加入適量過硫酸銨[(NH4)2S2O8]溶液將Ce3+氧取化為Ce4+，然后用0.1000mol/L(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定至終點，消耗25.00mL標準溶液．（己知：Fe2++Ce4+= Ce3++Fe3+）

①已知：過二硫酸的結構式為，其中S元素的化合價為：______。 過硫酸銨[(NH4)2S2O8]溶液將Ce3+氧化為Ce4+的離子方程式為：_____________。

②該樣品中CeCl3的質量分數為____________。

③若使用久置的(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液進行滴定，測得該CeCl3樣品的質童分數將______ （填“偏大”、“偏小”或“無影響”）

Answer 1

【答案】 +3 H2O2+2CeO2+6H+= 2Ce3++4H2O+O2↑ 避免Ce3+以Ce(BF4)3沉淀的形式損失或除去BF4或提高CeCl3的產品 9 氯化銨固體受熱分解產生HCl，抑制CeCl3的水解 +6 S2O82-+2Ce3+=2Ce4++2SO42- 82.2% 偏大

【解析】(1)根據化合價代數和為0可知，CeCO3F中，Ce元素的化合價為+3價；
(2)稀硫酸、H2O2與CeO2反應的離子方程式為：H2O2+2CeO2+6H+=2Ce3++4H2O+O2↑；
(3)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液生成CeCl3和KBF，這樣做的目的是避免三價鈰以Ce(BF4)3沉淀的形式損失或除去BF4-或提高CeCl3的產率；
(4)溶液中的C(Ce3+)等于1×10-5molL-1，可認為Ce3+沉淀完全，根據KSP[Ce(OH)3]=C(Ce3+)C3(OH-)=1×10-20可知，C(OH-)=molL-1=1×10-5molL-1，此時溶液的PH為9；
(5)由于NH4Cl固體受熱分解產生HCl，抑制CeCl3水解，所以加熱CeCl36H2O和NH4Cl的固體混合物可得到無水CeCl3；
(6)①由過二硫酸的結構式可知S元素的化合價為+6價； 過硫酸銨[(NH4)2S2O8]溶液將Ce3+氧化為Ce4+的離子方程式為S2O82-+2Ce3+=2Ce4++2SO42- ；

②0.1000moll-1(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液體積25.00ml，含有亞鐵離子的物質的量為2.5×10-3mol，根據反應Fe2++Ce4+═Ce3++Fe3+，利用Ce元素守恒可知，CeCl3的質量為2.5×10-3mol×246.5g/mol=0.6163g，所以樣品中CeCl3的質量分數為×100%=82.2%；
③若使用久置的(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液進行滴定，由于亞鐵離子被空氣中氧氣氧化，所以會消耗標準液的體積為偏大。