【題目】鑭系金屬元素鈰(Ce)常見有+3、+4兩種價(jià)態(tài),鈰的合金耐高溫,可以用來制造噴氣推進(jìn)器零件。鈰元素在自然界中主要以氟碳鈰礦形式存在,其主要化學(xué)成分為CeFCO3。工業(yè)上利用氟碳鈰礦提取CeCl3的一種工藝流程如下:

(1)為了提高焙燒效率可以采取的措施有______________。(回答兩條即可)

(2)假設(shè)參與酸浸反應(yīng)的CeO2CeF4的物質(zhì)的量之比為31,試寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式: ______。有同學(xué)認(rèn)為酸浸過程中用稀硫酸和H2O2替換鹽酸更好,其理由是:___________

(3)常溫下,當(dāng)溶液中的某離子濃度≤1.0×105 mol·L1時(shí),可認(rèn)為該離子沉淀完全。據(jù)此,在生成Ce(OH)3的反應(yīng)中,加入NaOH溶液至pH至少達(dá)到________時(shí),即可視為Ce3已完全沉淀。{Ksp[Ce(OH)3]1.0×1020}。

(4)Ce(BF4)3中加入KCl溶液,該反應(yīng)能發(fā)生的原因是____________________。

(5)霧霾中含有的污染物NO可以被含Ce4的溶液吸收,生成NO2-、NO3-,用電解的方法可將上述吸收液中的NO2-轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)毒氣體,同時(shí)將Ce3再生為Ce4,其原理如圖所示。

NO2-從電解槽的________(填字母序號(hào))口進(jìn)入。

②每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L無(wú)毒氣體,同時(shí)可再生Ce4________ mol。

【答案】粉碎、逆流、增大空氣量 9CeO23CeF445HCl3H3BO3=Ce(BF4)311CeCl36Cl227H2O 不釋放氯氣,減少對(duì)環(huán)境的污染 9 KBF4的溶解性比Ce(BF4)3 的溶解性更小 d 3

【解析】

利用氟碳鈰礦(主要成分CeFCO3)提取CeCl3的一種工藝流程為,CeFCO3焙燒得CeO2CeF4,用鹽酸和硼酸酸浸,過濾得沉淀Ce(BF)4CeCl3濾液,Ce(BF)4與氯化鉀溶液反應(yīng)得到CeCl3KBF4CeCl3與前面濾液中CeCl3的合并再加氫氧化鈉,得Ce(OH)3沉淀,Ce(OH)3沉淀與鹽酸反應(yīng)可得CeCl36H2O,加熱CeCl36H2ONH4Cl的固體混合物可得到無(wú)水CeCl3;據(jù)此解答。

(1)根據(jù)外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響可知為了提高焙燒效率可以采取的措施有粉碎、逆流、增大空氣量等。

(2)假設(shè)參與酸浸反應(yīng)的CeO2CeF4的物質(zhì)的量之比為31,根據(jù)流程可知反應(yīng)物還有HCl、H3BO3,生成物有Ce(BF4)3沉淀、CeCl3,根據(jù)化合價(jià)的變化,因元素Ce由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià),化合價(jià)降低,由氧化還原反應(yīng)原理可知,應(yīng)有元素化合價(jià)升高,則應(yīng)有Cl2生成,結(jié)合原子守恒可知相應(yīng)的化學(xué)方程式為9CeO23CeF445HCl3H3BO3=Ce(BF4)3↓+11CeCl36Cl2↑+27H2O。由于有氯氣生成,會(huì)污染空氣,所以酸浸過程中用稀硫酸和H2O2替換鹽酸更好的理由是不釋放氯氣,減少對(duì)環(huán)境的污染。

(3)常溫下,當(dāng)溶液中的某離子濃度≤1.0×105 mol·L1時(shí),可認(rèn)為該離子沉淀完全。根據(jù)Ksp[Ce(OH)3]=1.0×1020可知溶液中氫氧根濃度是105mol/L,因此在生成Ce(OH)3的反應(yīng)中,加入NaOH溶液至pH至少達(dá)到9時(shí),即可視為Ce3已完全沉淀。

(4)由于KBF4的溶解性比Ce(BF4)3的溶解性更小,因此向Ce(BF4)3中加入KCl溶液,該反應(yīng)能發(fā)生。

(5)①根據(jù)氫離子的移動(dòng)方向可知左側(cè)電極是陽(yáng)極,右側(cè)電極是陰極,NO2-得到電子轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)毒氣體氮?dú),所?/span>NO2-從電解槽的d口進(jìn)入。

②每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L無(wú)毒氣體,氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量是0.5mol,轉(zhuǎn)移0.5mol×63.0mol電子,根據(jù)電子得失守恒可知同時(shí)可再生3.0molCe4。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A. CCl4可由CH4制得,可萃取碘水中的碘

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A.A B形成的化合物可作為耐火材料

B.AC的氫化物的沸點(diǎn):C>A

C.簡(jiǎn)單離子半徑:E<D<C

D.ED形成的化合物的電子式:

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1)屬于芳香烴類的A的同分異構(gòu)體中,其沸點(diǎn)的大小關(guān)系為______;(不包括A,用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式表示)

2J中所含的含氧官能團(tuán)的名稱為______

3EH反應(yīng)的化學(xué)方程式是________;反應(yīng)類型是_______;

4BC的混合物在NaOH乙醇溶液中加熱可以生成同一種有機(jī)物I,以I為單體合成的高分子化合物的名稱是______

5)已知J有多種同分異構(gòu)體,寫出一種符合下列性質(zhì)的J的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式_______

①與FeCl3溶液作用顯紫色

②與新制CuOH2懸濁液作用產(chǎn)生紅色沉淀

③苯環(huán)上的一鹵代物有2

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【題目】已知硫酸鈉晶體()的物質(zhì)的量為1.5mol,請(qǐng)計(jì)算填空:

(1)所含鈉離子的物質(zhì)的量是________,鈉離子的數(shù)目是________。

(2)所含硫酸根離子的物質(zhì)的量是________,所含氧原子的數(shù)目是________。

(3)硫酸鈉晶體()_______________________(純凈物混合物”)

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【題目】硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品,硫酸的消耗量常被視為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的一種標(biāo)志。目前的重要生產(chǎn)方法是接觸法,有關(guān)接觸氧化反應(yīng)2SO2O2 2SO3的說法不正確的是

A.該反應(yīng)為可逆反應(yīng),故在一定條件下二氧化硫和氧氣不可能全部轉(zhuǎn)化為三氧化硫

B.達(dá)到平衡后,反應(yīng)就停止了,故此時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等且均為零

C.一定條件下,向某密閉容器中加入2 mol SO21 mol O2,則從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡的過程中,正反應(yīng)速率不斷減小,逆反應(yīng)速率不斷增大,某一時(shí)刻,正、逆反應(yīng)速率相等

D.在利用上述反應(yīng)生產(chǎn)三氧化硫時(shí),要同時(shí)考慮反應(yīng)所能達(dá)到的限度和化學(xué)反應(yīng)速率兩方面的問題

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供選試劑:Na2SO4溶液、K2CO3溶液、K2SO4溶液、鹽酸

1)操作②的名稱是______________,試劑a的溶質(zhì)是_______________(填化學(xué)式)。

2)加入試劑b所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________。

3)該方案有不足之處,請(qǐng)你把它找出來并改進(jìn):_______________________________

4)操作③為什么要洗滌沉淀A_____________________________________________。

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