Question

稀土元素（铈等金属）是重要的战略资源，在工业中有重要的应用，我国著名的化学家徐光宪因建立了稀土串级萃取理论，被誉为“中国稀土之父”。

（1）完成并配平下列反应的离子方程式：______Ce³+______H₂O₂+______H₂O→______Ce（OH）₄↓+____________。

（2）氧的原子核外共有______个电子亚层，H₂O 的空间构型为______；

（3）若反应中有 52g Ce（OH）₄ 生成，则转移电子的数目为______；

（4）实验室中进行萃取实验时，除玻璃棒、烧杯之外，还需要的玻璃仪器名称______；

（5）取上述反应得到的 Ce（OH）₄ 样品 0.500g，加硫酸溶解后，用 0.100mol•L^-1 FeSO₄ 标准溶液滴定至终点时（铈被还原为 Ce³⁺），消耗 20.00 mL 标准溶液。该样品中 Ce（OH）₄的质量分数为______。

Answer

2 1 6 2 6H+ 3 折线型（V型） 0.25NA 分液漏斗 83.2%

【解析】

(1)该反应中Ce元素化合价由+3价变为+4价，则Ce3+是还原剂，双氧水是氧化剂，得电子化合价降低，根据转移电子守恒、原子守恒配平方程式；

(2)根据氧原子核外电子排布式分析；根据水中O原子的杂化分析；

(3)根据化合价变化计算得每生成52g Ce(OH)4，转移电子的物质的量；

(4)实验室中进行萃取实验时，需要的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、分液漏斗；

(5)根据电子守恒建立关系式：Ce(OH)4～FeSO4，然后进行计算求出Ce(OH)4的质量，最后求出质量分数。

(1)该反应中Ce元素化合价由+3价变为+4价，则Ce3+是还原剂，双氧水是氧化剂，得电子化合价降低，则O元素化合价由-1价变为-2价，转移电子数为2，根据电荷守恒知未知微粒是氢离子，根据转移电子守恒、原子守恒配平方程式为2Ce3++H2O2+6H2O=2Ce(OH)4↓+6H+，故答案为：2、1、6、2、6H+；

(2)O为8号元素，其核外电子排布式为1s22s22p4，所以其核外电子排布在3种不同能量的电子亚层上；H2O中O原子形成2个σ键，有2对未成键的孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，孤对电子对成键电子的排斥作用较强，O-H之间的键角小于109°28′，所以H2O分子空间构型是折线型 (V 型)，故答案为：3；折线型 (V 型)；

(3)根据化合价变化得每生成52g Ce(OH)4，转移电子的物质的量为=×(4-3)=0.25mol，故答案为：0.25NA；

(4)实验室中进行萃取实验时，需要的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、分液漏斗，故答案为：分液漏斗；

(5)滴定反应为：Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，则Ce(OH)4的物质的量为0.1000mol/L×0.020L=0.0020mol，故该产品中Ce(OH)4的质量分数为=83.2%，故答案为：83.2%。