Question

【題目】稀土元素包括鈧、億和系共17種元素，是重要的戰(zhàn)略資源，我國(guó)稀土資源豐富。從氟碳鈰礦（主要化學(xué)成分為CeFCO3）提取鈰族稀土元素的一種工藝流程如圖：

已知：①焙燒后鈰元素主要以CeO2形式存在，Ce(
OH)3的Ksp=10×10-20

②Ce4+能與SO42-結(jié)合成[CeSO4]2+，Ce3+能被萃取劑HR萃取

（1）為提高原料的利用率，焙燒前應(yīng)將礦石____處理。

（2）“浸取”過(guò)程中鈰元素發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___。

（3）“轉(zhuǎn)化”過(guò)程中H2O2的作用是___。

（4）“萃取”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)：Ce3+（水層）+3HR（有機(jī)層）CeR3（有機(jī)層）+3H+（水層）設(shè)計(jì)“萃取”和“反萃取”操作的目的是___；HR應(yīng)該具有的特點(diǎn)是____。

a．萃取劑HR的密度一定比水大

b．萃取劑HR不溶于水，也不和水反應(yīng)

c．萃取劑HR和Ce3+不反應(yīng)

d．Ce3+在萃取劑中溶解度大于水中

（5）“調(diào)節(jié)pH”時(shí)，為了使Ce3+完全沉淀（濃度小于1×10-5mol/L），溶液的pH應(yīng)大于___。

（6）“氧化”操作得到產(chǎn)品的化學(xué)方程式為____。

（7）CeO2是汽車(chē)尾氣凈化器中的關(guān)鍵催化劑，能在還原性氣氛中供氧，在氧化性氣氛中耗氧，過(guò)程為：2CeO22CeO2-x+xO2↑（0≤x≤0.5）。寫(xiě)出CeO2消除CO的化學(xué)方程式____。

Answer 1

【答案】粉碎 CeO2+4H++SO42-=[CeSO4]2++2H2O 作還原劑 進(jìn)一步分離、富集Ce3+ bd 9 2H2O+4Ce(
OH)
3+O2=4Ce(OH)4 2xCO+CeO2=CeO2（1-x）+2xCO2

【解析】

由流程可知，焙燒前粉碎固體可增大接觸面積，焙燒后鈰元素主要以CeO2形式存在，加硫酸溶解后，過(guò)濾加過(guò)氧化氫發(fā)生2[CeSO4]2++2H2O2=2Ce3++2H2O+O2↑+2SO42-，Ce3+能被萃取劑HR萃取，通過(guò)“萃取”與“反萃取進(jìn)一步分離、富集Ce3+，調(diào)節(jié)pH生成Ce(OH)3，最后氧化生成Ce(OH)4，以此來(lái)解答。

(1)為提高原料的利用率，焙燒前應(yīng)將礦石粉碎處理，故答案為：粉碎；

(2)“浸取”過(guò)程中鈰元素發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CeO2+4H++SO42-=[CeSO4]2++2H2O，故答案為：CeO2+4H++SO42-=[CeSO4]2++2H2O；

(3)“轉(zhuǎn)化”過(guò)程中H2O2的作用是作還原劑，故答案為：作還原劑；

(4)“萃取”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)：Ce3+(水層)+3HR(有機(jī)層)CeR3(有機(jī)層)+3H+(水層)設(shè)計(jì)“萃取”和“反萃取”操作的目的是進(jìn)一步分離、富集Ce3+；HR應(yīng)該具有的特點(diǎn)是萃取劑HR不溶于水，也不和水反應(yīng)、Ce3+在萃取劑中溶解度大于水中，故答案為：進(jìn)一步分離、富集Ce3+；bd；

(5)“調(diào)節(jié)pH”時(shí)，為了使Ce3+完全沉淀(濃度小于1×10-5mol/L)，Ce(OH)3的Ksp=1.0×10-20，c(OH-)=3=1×10-5mol/L，溶液的pH應(yīng)大于9，故答案為：9；

(6)“氧化”操作得到產(chǎn)品的化學(xué)方程式為2H2O+4Ce(OH)3+O2=4Ce(OH)4，

故答案為：2H2O+4Ce(OH)3+O2=4Ce(OH)4；

(7)一氧化碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，①2CO+O2=2CO2，在氧化氣氛中耗氧在尾氣消除過(guò)程中發(fā)生著②CeO2CeO2(1-x)+xO2↑(0≤x≤0.25)的循環(huán)，兩式合并，①×x+②×2得到CeO2消除CO尾氣的化學(xué)方程式為2xCO+CeO2=CeO2(1-x)+2xCO2，故答案為：2xCO+CeO2=CeO2(1-x)+2xCO2。