Question

碳酸铈[Ce₂(CO₃)₃]是制备稀土发光材料、汽车尾气净化催化剂的重要原料。碳酸铈可由铈的氯化物和碳酸氢铵反应制备。甲同学利用下列装置模拟制备Ce₂(CO₃)₃：

已知：i.装置C中溶液为亚硫酸钠溶液；

ii.K_sp[Ce₂(CO₃)₃]=1.00×10^-28；

iii.Ce³⁺易被空气氧化成Ce⁴⁺。

(1)装置D中盛放稀盐酸的实验仪器名称为________，装置C中溶液的作用是________。

(2)装置A中发生的化学反应方程式为________。

(3)实验装置中有一处不合理，请针对不合理之处写出改进措施：________。

(4)装置B中制备Ce₂(CO₃)₃反应的离子方程式为________。

(5)实验过程中当Ce³⁺沉淀完全时，溶液中为________。

(6)Ce₂(CO₃)₃在装置B中沉淀，然后经过静置、过滤、洗涤、干燥后即可得到产品。检验产品是否洗涤干净的方法为________。

(7)为测定产品中Ce₂(CO₃)₃的纯度，取产品加入稀硫酸、溶液至全部溶解，配成溶液，取溶液用的溶液滴定至终点(铈被还原成Ce³⁺)，消耗溶液，则产品中Ce₂(CO₃)₃的纯度为________。

Answer

分液漏斗 防止空气中的氧气进入装置B中氧化Ce3+ 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑ 装置BD之间连接饱和碳酸氢钠溶液，吸收挥发出来的HCl气体 2Ce3++6HCO3-=Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O 10-6mol/L 取最后一次洗涤后的滤液少许于试管中，加入少量硝酸银溶液，如无沉淀产生，则证明已经洗涤干净 92.00%

【解析】

碳酸铈可由铈的氯化物和碳酸氢铵反应生成Ce2(CO3)3，则装置A中生成的NH3通入盛装CeCl3溶液的广口瓶中时，同时要通入过量装置D中制得的CO2，方可制得Ce2(CO3)3；操作过程中需要注意除去CO2中混有的HCl，洗涤Ce2(CO3)3时只要最后一次洗涤液中检验不到Cl-即为洗涤干净。

(1)装置D中盛放稀盐酸的实验仪器名称为分液漏斗，装置C中溶液为亚硫酸钠溶液，有较强还原性，能防止空气中的氧气进入装置B中氧化Ce3+；

(2)装置A是制氨气，发生的化学反应方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑；

(3) CO2中混有的HCl，需要在装置BD之间连接饱和碳酸氢钠溶液，吸收挥发出来的HCl气体；

(4)装置B中CeCl3溶液和碳酸氢铵反应生成Ce2(CO3)3，发生反应的离子方程式为2Ce3++6HCO3-=Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O；

(5)已知Ksp[Ce2(CO3)3]=c2(Ce3+)×c3(CO32-)=1.00×10-28，且c (Ce3+)=1×10-5mol/L，则=mol/L=1×10-6mol/L；

(6)最初沉淀Ce2(CO3)3的洗涤液中含有Cl-，当取最后一次洗涤后的滤液少许于试管中，加入少量硝酸银溶液，如无沉淀产生，则证明已经洗涤干净；

(7)已知滴定时发生反应为Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，消耗的溶液20.00mL，即参加反应的Fe2+的物质的量为0.02L×0.10mol/L=2×10-3mol，则产品中Ce2(CO3)3的纯度为=92.00%。