稀土是一種重要的戰(zhàn)略資源。氟碳鈰礦主要化學(xué)成分為CeFCO3,它是提取鈰等稀土元素的重要礦物原料。氟碳鈰礦的冶煉工藝流程如圖。
已知:
ⅰ.鈰的常見(jiàn)化合價(jià)為+3、+4。焙燒后鈰元素轉(zhuǎn)化成CeO2和CeF4。四價(jià)鈰不易進(jìn)入溶液,而三價(jià)稀土元素易進(jìn)入溶液。
ⅱ.酸浸Ⅱ中發(fā)生反應(yīng):9CeO3+3CeF4+45HCl+3H3BO3═Ce (BF4)3↓+11CeCl3+6Cl↑+27H2O
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)①焙燒氟碳鈰礦的目的是 將鈰氧化為四價(jià)便于與其他稀土元素分離將鈰氧化為四價(jià)便于與其他稀土元素分離。
②焙燒后產(chǎn)生的CeO2是氣體尾氣凈化催化劑的關(guān)鍵成分,它能在還原氣氛中供氧,在氧化氣氛中耗氧。在尾氣消除過(guò)程中發(fā)生著CeO2?CeO2(1-x)+xO2↑的循環(huán)。寫(xiě)出CeO2消除CO尾氣的化學(xué)方程式:2xCO+CeO2=CeO2(1-x)+2xCO22xCO+CeO2=CeO2(1-x)+2xCO2。
(2)在酸浸I中用鹽酸浸出時(shí),有少量鈰進(jìn)入濾液,且產(chǎn)生黃綠色氣體。少量鈰進(jìn)入稀土溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是 8H++2Cl-+2CeO2=2Ce3++Cl2↑+4H2O8H++2Cl-+2CeO2=2Ce3++Cl2↑+4H2O。
(3)操作Ⅰ的名稱(chēng)為 過(guò)濾過(guò)濾,在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行操作Ⅱ時(shí)所需要的硅酸鹽儀器有 分液漏斗、燒杯分液漏斗、燒杯。
(4)“操作Ⅰ”后,向溶液中加入NaOH溶液來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH,以獲得Ce(OH)3沉淀,常溫下加入NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH應(yīng)大于 99即可認(rèn)為Ce3+已完成沉淀。(已知:Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20)
(5)利用電解方法也可以實(shí)現(xiàn)鈰的回收。在酸性條件下電解Ce2O3(如圖),離子交換膜為 陽(yáng)陽(yáng)(填“陰”或“陽(yáng)”)離子交換膜。
【考點(diǎn)】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用.
【答案】將鈰氧化為四價(jià)便于與其他稀土元素分離;2xCO+CeO2=CeO2(1-x)+2xCO2;8H++2Cl-+2CeO2=2Ce3++Cl2↑+4H2O;過(guò)濾;分液漏斗、燒杯;9;陽(yáng)
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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