題組35以陌生無機物分離、提純流程為載體的綜合題專練1.氟碳鈰礦(主要成分為CeFCO3)是提取稀土化合物、冶煉鈰的重要礦物原料,以氟碳鈰礦為原料提取鈰的工藝流程如圖所示。回答下列問題:(1)CeFCO3中Ce的化合價為。

(2)氧化焙燒時不能使用陶瓷容器,原因是。

(3)氧化焙燒后的產物之一為CeO2,則酸浸時發生反應的離子方程式為。

(4)HT是一種難溶于水的有機溶劑,則操作1的名稱為。

(5)為了提高酸浸率,可以適當提高反應溫度,但溫度偏高浸出率反而會減小,其原因是。

(6)有機物HT能將Ce3+從水溶液中提取出來,該過程可表示為Ce3+(水層)+3HT(有機層)CeT3(有機層)+3H+(水層)。向CeT3(有機層)中加入稀硫酸能獲得較純的含Ce3+的水溶液,從平衡角度解釋其原因:。

(7)已知,298K時,Ksp[Ce(OH)3]=5×10-20,若溶液中c(Ce3+)=0.05mol·L-1,加堿調節pH到時Ce3+開始沉淀(忽略加堿過程中溶液體積變化)。

(8)寫出向Ce(OH)3懸濁液中通入氧氣得到產品Ce(OH)4的化學方程式:。

答案(1)+3(2)陶瓷中的SiO2會與生成的HF反應(3)2CeO2+H2O2+6H+2Ce3++O2↑+4H2O(4)分液(5)溫度升高,雙氧水發生分解,造成浸出率偏小(6)向混合液中加入稀硫酸,使c(H+)增大,平衡向形成Ce3+水溶液方向移動(7)8(8)4Ce(OH)3+O2+2H2O4Ce(OH)4解析(1)CeFCO3中CO3(2)陶瓷容器中含有SiO2,SiO2與HF發生反應:SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,因此該流程中氧化焙燒時不能使用陶瓷容器。(3)有機層CeT3中Ce顯+3價,CeO2中Ce顯+4價,即在酸浸時,Ce的價態降低,CeO2為氧化劑,H2O2為還原劑,反應的離子方程式為2CeO2+H2O2+6H+2Ce3++O2↑+4H2O。(4)經過操作1后得到溶液和有機相,因此操作1的名稱為分液。(5)酸浸時加入H2O2,H2O2在高溫下會發生分解,導致H2O2的量減少,造成浸出率降低。(6)有機物HT能將Ce3+從水溶液中提取出來,該過程中存在Ce3+(水層)+3HT(有機層)CeT3(有機層)+3H+(水層),加入稀硫酸,c(H+)增大,平衡向逆反應方向進行,生成Ce3+的水溶液,能獲得較純含Ce3+的水溶液。(7)Ce3+開始出現沉淀,c(Ce3+)·c3(OH-)=Ksp[Ce(OH)3],則有c(OH-)=3Ksp[Ce(OH)3]c(2.鋅錳干電池是最早的實用電池。現用下列工藝回收正極材料中的金屬(部分條件未給出)。(1)堿性鋅錳電池總反應為Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnO(OH),電解質是KOH,MnO(OH)中Mn的化合價為,正極反應式為。

(2)黑粉的主要成分為MnO2和石墨,寫出反應①的化學方程式:。

(3)MnO2的轉化率與溫度的關系如下表:溫度/℃20406080100轉化率/%86.090.091.392.092.1生產中常選反應溫度為80℃,其理由是。

(4)“沉錳”過程中生成堿式碳酸錳[MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O],寫出其離子方程式:。濾液③中可回收的物質為(填化學式)。

(5)用硫酸酸化的MnO2漿液可吸收工業廢氣中的SO2生成MnSO4·H2O,已知漿液中MnO2含量為a%,工業廢氣中SO2含量為bg·m-3,SO2的吸收率可達90%,則處理1000m3工業尾氣,可得到MnSO4·H2O的質量為kg(用含字母的代數式表示)。

答案(1)+3MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-(2)MnO2+2FeSO4+2H2SO4MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O(3)由表格中的數據可知,MnO2的轉化率隨溫度的升高而升高,80℃時MnO2的轉化率已經較高,更高的溫度會增加能耗,增大生產成本(4)7Mn2++7CO32-+11H2OMnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑Na2(5)0.9b解析(1)堿性鋅錳電池總反應為Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnO(OH),MnO(OH)中氧元素為-2價,氫元素為+1價,則Mn的化合價為+3價;正極MnO2得到電子產生MnO(OH),電極反應式為MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-。(2)黑粉的主要成分為MnO2和石墨,加入FeSO4-H2SO4混合液后反應的化學方程式為MnO2+2FeSO4+2H2SO4MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O。(3)由題目表格中的數據可知,MnO2的轉化率隨溫度的升高而升高,80℃時MnO2的轉化率已經較高,更高的溫度會增加能耗,增大生產成本,故生產中常選反應溫度為80℃。(4)“沉錳”過程中碳酸鈉與硫酸錳反應生成堿式碳酸錳[MnCO3·6Mn(OH)2·5H2O],碳酸鈉水解生成氫氧化鈉進而生成氫氧化錳沉淀促進水解放出二氧化碳,反應的離子方程式為7Mn2++7CO32-+11H2OMnCO3·6Mn(OH)2·5H2O↓+6CO2↑,根據該離子方程式可知,濾液③中可回收的物質為Na2SO(5)用硫酸酸化的MnO2漿液