Question

工业上利用氟碳铈矿(主要成分)提取的一种工艺流程如下：

请回答下列问题：

(1)脱氟过程的实验操作是________，酸浸过程中加入的作用是________。

(2)常温下，若溶液中的沉淀完全，此时溶液的为________(己知)。

(3)准确称取样品置于锥形瓶中，加入适量过硫酸铵溶液将氧化为，再用0.1000mol/L(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定至终点，消耗30.00mL标准溶液。(己知：)

①已知：过二硫化酸的结构式为，其中元素的化合价为________。

②该样品中的质量分数为________(精确到)。

③若使用久置的标准溶液进行滴定，测得该样品的质量分数将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

(4)脱氟过程中产生的因活性弱于熔融的氟氢化钾，故现代工业以电解熔融的氟氢化钾和氟化氢混合物制备氟单质，电原理为装置如图所示。已知是一种酸式盐，则阴极上发生的电极反应式为________。电解制氟时，要用镍铜合金隔板将两种气体产物严格分开的原因是________。

Answer

水洗、过滤 作还原剂，将CeO2还原为Ce3+ 9 +6 74.0% 偏大 氟气和氢气能发生剧烈反应，引发爆炸

【解析】

根据流程；氟碳铈矿（主要成分CeCO3F）加入碳酸钠焙烧得CeO2、NaF，NaF是钠盐，可溶于水，加水洗涤焙烧的产物并过滤，将氟元素除去，得到滤渣CeO2，再加入稀硫酸和双氧水还原并溶解CeO2，使其转化为Ce2(SO4)3，加入氢氧化钠使Ce3+转化为Ce (OH)3沉淀，再加入盐酸溶解得到CeCl3∙6H2O，加热CeCl3•6H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3，据此分析解答。

(1)根据分析，脱氟过程的实验操作是水洗、过滤；酸浸过程中CeO2转化为Ce2(SO4)3加入双氧水作还原剂，将CeO2还原为Ce3+；

(2)常温下，若溶液中的Ce3+沉淀完全，则Ce3+在溶液中的浓度可看做1×10-5mol/L，，则c(OH-)=，pOH=5，此时溶液的pH=14- pOH=14-5=9；

(3)①根据过二硫化酸的结构式为可知，S元素最外层电子全部用于成键，其中元素的化合价为+6价；

②0.1000mol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准消耗体积30.00mL，含有亚铁离子的物质的量为0.1000mol/L×30×10-3L=3×10-3mol，根据反应Fe2++Ce4+═Ce3++Fe3+，利用Ce元素守恒可知，CeCl3的质量为3×10-3mol×246.5g/mol=0.7395g，该样品中的质量分数为×100%≈74.0%。

③若使用久置的标准溶液进行滴定，亚铁离子被氧化为铁离子，滴定时消耗标准液的体积偏大，测得该样品的质量分数将偏大；

(4)阴极上得电子，发生还原反应，根据电原理为，电极反应式为。根据装置图，阴阳两极分别产生氟气和氢气，二者会发生剧烈反应并引发爆炸，故电解制氟时要用镍铜合金隔板将两种气体产物严格分开。