Question

【題目】稀土元素包括鈧、釔和鑭系（含Ce、Eu )共17種元素， 是重要的戰(zhàn)略資源，我省稀土資源非常豐富．某彩色電視機(jī)顯示屏生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢熒光粉末含 ( Eu2O3、SiO2、Fe2O3、CeO2、MnO 等物質(zhì)）．某課題組以此粉末為原料， 設(shè)計(jì)如下工藝流程對(duì)資源進(jìn)行回收，得到較為純凈的CeO2和Eu2O3 （氧化銪）．

已知：CeO2 不溶于桸硫酸，也不溶于NaOH 溶液，Eu2O3可溶于稀硫酸

(1)往濾渣中加稀硫酸和H2O2進(jìn)行酸浸，反應(yīng)的離子方程式____________ 。為了提高酸浸率，可以適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，但溫度偏高浸出率反而會(huì)減小，其原因是________________________________。

(2)有機(jī)物HR能將Ce3+從水溶液中萃取出來(lái)．該過(guò)程可表示為：Ce3+（水層）+3HR(有機(jī)層)CeR3(有機(jī)層）+3H+(水層）。向 CeR3(有機(jī)層）中加入稀硫酸進(jìn)行反萃取能獲得較純的含Ce3+水溶液，從平衡角度解釋其原因：________________________。

(3)流程中由含 Ce3+濾液生成Ce(OH)4的離子方程式____________________。

(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4 產(chǎn)品 0.52 g, 加硫酸溶解后，用濃度為 0.1000molL-1FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)，鈰被還原為Ce3+ , 消耗 24.00 mL 標(biāo)準(zhǔn)溶液。該產(chǎn)品中 Ce(OH)4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________。

(5)已知含 Ce3+溶液也可以先加堿調(diào) pH后再通入氧氣氧化可得到Ce(OH)4。298K 時(shí),Ksp[Ce(OH)3]=5×10-20，若溶液中c(Ce3+)=0.05molL-1, 加堿調(diào)節(jié)pH 到_____時(shí)Ce3+開(kāi)始沉淀（忽略加堿過(guò)程中溶液體積變化）．

(6)萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與 pH的關(guān)系如圖所示．流程中為了用萃取劑除去金屬雜質(zhì)離子，進(jìn)行萃取2 最適宜的pH 是_______（填選項(xiàng)序號(hào)）．其原因是 _____。

A. 2.0 左右 B . 3.0 左右 C. 5.0 左右

Answer 1

【答案】2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 溫度升高，H2O2受熱易分解，造成浸出率偏低； 加入稀硫酸時(shí)，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移動(dòng)， 4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4 96% 8 B 使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取導(dǎo)致?lián)p失

【解析】

廢熒光粉末含 ( Eu2O3、SiO2、Fe2O3、CeO2、MnO 等物質(zhì)），加入硫酸，濾液含有Eu3+、Fe3+、Mn2+等，經(jīng)萃取，可除去Fe3+、Mn2+等，加入氨水，可生成Eu（OH）3，加熱分解可生成Eu2O3；濾渣中含有CeO2 、SiO2，加入稀硫酸和過(guò)氧化氫，經(jīng)萃取、反萃取，可得到含有Ce3+的溶液，加入氫氧化鈉并通入氧氣，可生成Ce（OH）4，加熱可生成CeO2。

（1）在酸浸時(shí)發(fā)生的離子反應(yīng)為2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，H2O2受熱易分解，為防止其分解，則溫度不宜太高，故答案為：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；溫度升高，H2O2受熱易分解，造成浸出率偏低；

（2）根據(jù)平衡Ce3+（水層）+3HR(有機(jī)層)CeR3(有機(jī)層）+3H+(水層），向 CeR3(有機(jī)層）中加入稀硫酸時(shí)，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移動(dòng)，則Ce3+從水溶液中被萃取出來(lái)，故答案為：加入稀硫酸時(shí)，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移動(dòng)；

（3）流程中Ce3+與氧氣、氫氧化鈉反應(yīng)生成 Ce(OH)4，離子方程式為4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4，故答案為：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4；

（4）Ce(OH)4加硫酸溶解后，被FeSO4還原為Ce3+ ,則有Ce(OH)4~ Ce3+~ FeSO4，則n[Ce(OH)4]=0.1×24×10-3mol=2.4×10-3mol，m[Ce(OH)4]=2.4×10-3mol×208g/mol=0.4992g，該產(chǎn)品的純度為：，故答案為：96%；

（5）298K時(shí)，Ksp[Ce(OH)3]=5×10-20，若溶液中c(Ce3+)=0.05molL-1, Ce3+開(kāi)始沉淀，則c（OH-）=，則pH=8，故答案為：8；

（6）溶液中存在Eu3+、Mn2+金屬離子，由萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與 pH的關(guān)系圖可知，調(diào)節(jié)pH在3.0左右，可使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取導(dǎo)致?lián)p失，故答案為：B；使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取導(dǎo)致?lián)p失。