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稀土是我国战略性资源.氟碳铈矿主要化学成分为CeFCO3,它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料.关于氟碳铈矿的冶炼处理工艺已经发展到十数种,其中一种提取铈的工艺流程如下:请回答

更新时间:2024-04-26 14:11:44
问题描述:

稀土是我国战略性资源.氟碳铈矿主要化学成分为CeFCO3,它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料.关于氟碳铈矿的冶炼处理工艺已经发展到十数种,其中一种提取铈的工艺流程如下:

请回答下列问题

(1)为增大反应速率,提高原料的利用率,焙烧前可将矿石___处理.

(2)焙烧过程中产生的SO3尾气常采用喷淋法净化,再用石灰乳中和;操作I中滤渣的主要成分是___.

(3)操作Ⅱ若在实验室中进行,需要的主要玻璃仪器有___、烧杯、玻璃棒等;所用萃取剂HT需具备的条件是___.

①HT不溶于水,也不和水反应

②Ce3+不和萃取剂HT发生反应

③Ce3+在萃取剂HT中溶解度大于水

④萃取剂HT的密度一定大于水

(4)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:2Ce3+ (水层)+6HT(有机层)═2CeT3(有机层)+6H+(水层)从平衡角度解释:向CeT3 (有机层)加入稀硫酸获得较纯的含Ce3+的水溶液的原因是___.

(5)常温下,含Ce3+溶液加碱调至pH=8时,c(Ce3+)=b mol•L-1,已知Ce(OH)3的溶度积=a,则a和b的关系是___.

(6)写出Ce(OH)3悬浊液通入氧气得到产品的化学方程式:___.

(7)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.545g,加硫酸溶解后,用0.100 0mol•L-1 FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3+),消耗25.00mL标准溶液.该产品中Ce(OH)4的质量分数为___[Ce(OH)4的相对分子质量为208,结果保留两位有效数字].

狄琤回答:

  (1)根据影响反应速率的因素可知,为增大反应速率,提高原料的利用率,焙烧前可将矿石粉碎成细颗粒处理,

  故答案为:粉碎成细颗粒;

  (2)氟碳铈矿用硫酸强化焙烧得滤液中含有氟离子、铈离子、硫酸等,加入碳酸钙会生成硫酸钙和氟化钙等难溶物,所以操作I中滤渣的主要成分是CaF2、CaSO4,

  故答案为:CaF2、CaSO4;

  (3)操作II为分液,分液需要的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯、玻璃棒等;萃取的目的是将溶液中的Ce3+萃取出来,根据萃取剂的要求选择可知,HT要不溶于水,也不和水反应、Ce3+不和萃取剂HT发生反应、Ce3+在萃取剂HT中溶解度大于水,故选①②③,

  故答案为:分液漏斗;①②③;

  (4)根据平衡2Ce3+ (水层)+6HT(有机层)⇌2CeT3(有机层)+6H+(水层)可知,混合液中加入H2SO4使c(H+)增大,平衡向形成Ge3+水溶液方向移动,

  故答案为:混合液中加入H2SO4使c(H+)增大,平衡向形成Ge3+水溶液方向移动;

  (5)根据题意,溶液中c(OH-)=10-6 mol•L-1,根据溶度积=c3(OH-)•c(Ce3+)可知a=(10-6)3•b,所以a=10-18b,

  故答案为:a=10-18b;

  (6)根据流程结合元素守恒可知Ce(OH)3结合氧气和水生成Ce(OH)4,反应的化学方程式为4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4,

  故答案为:4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4;

  (7)根据电子得失守恒有关系式Ce(OH)4~FeSO4,FeSO4标准溶液中FeSO4的物质的量为0.025×0.1mol=0.0025mol,所以Ce(OH)4的质量为0.0025mol×208g/mol=0.52g,则样品中Ce(OH)4的质量分数为0.520.545

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