Question

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制得。

（1）如图是一种稀土元素铈(Ce)在元素周期表中的信息示意图。则铈原子的质子数是______，氟碳酸铈的化学式为CeFCO₃，该化合物中，Ce的化合价为_____________；

（2）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______________；

（4）已知298K时，K_sp[Ce(OH)₄]=1×10^-29，Ce(OH)₄的溶度积表达式为K_sp=______________；为了使溶液中Ce⁴⁺沉淀完全，需调节pH为________以上；

（5）取某Ce(OH)₄产品1.00g(质量分数为97%)，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____________mL，若用硫酸酸化后改用0.1000mol•L^-1

的FeCl₂溶液滴定产品从而测定Ce(OH)₄产品的质量分数，其它操作都正确，则测定的Ce(OH)₄产品的质量分数__________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

Answer

（1） 58 +3

（2）2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O

（3）Na2CO3

（4）c4(OH-)×c(Ce4+) 8

（5）46.6 偏低

【解析】

试题分析：（1）有信息示意图可知铈的核电荷数为58，即质子数为58；化合物中各元素化合价之和为0，CeFCO3中Ce的化合价为x，则x+(-1)+(+4)+(-2)×3=0，x=+3；

（2）二氧化铈的Ce为+4价，在酸浸时，固体CeO2 被溶解，且被还原为了+3价的Ce3+，在酸性条件下发生氧化还原反应，方程式为：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；

（3）在酸浸后，经过分离不溶物，得到含有Ce3+的溶液，加入Na2CO3溶液，中和（2）中酸液，使Ce3+转化为Ce2(CO3)3沉淀；

（4）已知Ce(OH)4 (aq)Ce4+(aq)+4OH-(aq)，此反应的Ksp=c4(OH-)×c(Ce4+)；当溶液中c(Ce4+)小于10-5mol/L时，沉淀完全，此时c4(OH-)==1×10-24，则c(OH-)=1×10-6mol/L，此时溶液的pH=8；

（5）Ce(OH)4产品在用硫酸溶解后生成了Ce4+，所以用还原剂滴定该溶液，Ce4+变成了Ce3+，而Fe2+被氧化成了Fe3+，所以根据电子的是守恒计算，n[Ce(OH)4]=n(FeSO4)=cV=0.1000 mol•L-1×V×10-3L=mol，V=46.6；如果改用FeCl2溶液滴定，则Cl-也能被Ce4+氧化，实际消耗的标准液偏少，测定结果偏低。

考点：工艺流程为基础，考查化学实验基本操作、铈等元素的单质及化合物的知识及应用、化学计算、氧化还原反应等。