Question

(10分）碳酸铈[Ce₂(CO₃）₃]为白色粉末，难溶于水，主要用作生产铈的中间化合物。它可由氟碳酸铈精矿经如下流程。

（1）氟碳酸铈的化学式为为CeFCO₃，该化合物中，Ce的化合价为              。

（2）氧化焙烧生成的铈化合物为二氧化铈(CeO₂），其在酸浸时发生反应的离子方程式为            。

（3）试剂X是                 。

（4）若试剂X改为氢氧化钠溶液，则反应生成难溶物—一氢氧化铈(Ⅲ），其暴露于空气中时变成紫色，最终变成黄色的氢氧化高铈(Ⅳ）。氢氧化铈在空气中被氧化成氢氧化高铈的化学方程式为                。

（5）取(4）中得到的Ce(OH）₄产品（质量分数为97%）1.00 g，加硫酸溶解后，用0.1000mol·L^-1的FeSO₄溶液滴定至终点（铈被还原成Ce³⁺），则需要滴加标准溶液的体积为          mL。

Answer

(10分）（1）+3 (2分）

（2）2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3+ +O2↑+4H2O (2分）

（3）Na2CO3(2分,或其他合理答案）；

（4）4Ce(OH）3 +O2+2H2O=4Ce(OH）4 (2分）

（5）46.63(2分）

【解析】

试题分析：（1）根据化合价代数和为零，氟碳酸铈的化学式为CeFCO3，在该化合物中，F为-1价，碳酸根显-2价，则Ce的化合价为+3 ；（2）二氧化铈(CeO2）在酸浸时，与H2O2发生氧化还原反应生成了+3价的Ce，根据元素守恒、得失电子守恒及电子守恒，可得该反应的离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3+ +O2↑+4H2O ；（3）在分离出的不溶物后的溶液中含有Cs2(SO4）3；向其中加入试剂X，产生Ce2(CO3）3 ，根据复分解反应的规律，加入试剂X应该是可溶性碳酸盐如Na2CO3等形成Ce2(CO3）3沉淀；（4）若试剂X改为氢氧化钠溶液，则发生反应：Cs2(SO4）3+6NaOH=2Ce(OH）3↓+3Na2SO4，将氢氧化铈(Ⅲ）暴露于空气中时会被空气中的氧气氧化变成紫色，最终变成黄色的氢氧化高铈(Ⅳ）。根据元素守恒和得失电子守恒，氢氧化铈在空气中被氧化成氢氧化高铈的化学方程式为4Ce(OH）3 +O2+2H2O=4Ce(OH）4 ；（5） 在质量分数为97%的1.00 g Ce(OH）4的物质的量为n[Ce(OH）4]=(1.00g×97%）÷208g/mol=0.004664mol，用0.1000mol•L-1的FeSO4溶液滴定至终点，铈被还原成Ce3+，Fe2+被氧化为Fe3+，根据电子守恒，则需要滴加标准FeSO4的物质的量为n(FeSO4）=0.004664mol，所需溶液的体积为V(FeSO4）= 0.004664mol ÷0.1000mol•L-1=0.04664L，即V(FeSO4）= 46.64mL。

【考点定位】考查元素化合物知识工业生产应用的知识。

【名师点睛】氧化还原反应是一类非常重要的化学反应，其特征是元素化合价的升高与降低，因此判断化合物中元素的化合价是关键，可根据在任何化合物中所有元素正负化合价的代数和为0，结合常见元素的化合价进行判断，对于氧化还原反应的有关计算，可根据反应前后电子转移数目相等及元素的原子个数不能计算，若是离子反应则同时还要符合电荷守恒。充分利用题目提供的各种物质的相互转化关系及氧化还原反应的有关守恒进行，就可以准确、快速将问题得以解答。