综合题13.0分
化学

工业上利用氟碳铈矿(主要成分CeCO3F)提取CeCl3的一种工艺流程如下:

请回答下列问题:

18.CeCO3F中,Ce元素的化合价为________。

19.酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换HCl不会造成环境污染。写出稀硫酸、H2O2与CeO2反应的离子方程式:_______________________________。

20.向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是_______________________。

21.溶液中的c(Ce3+)等于1 × 10-5mol· L-1,可认为Ce3+沉淀完全,此时溶液的pH为____。(已知Ksp[Ce(OH)3]=1.0× l0-20)

22.加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3,其中NH4Cl的作用是____________________________________________.

23.准确称取0.7500g CeCl3样品置于锥形瓶中,加入适量过硫酸铵溶液将Ce3+氧化为Ce4+,然后用0.1000 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗25.00 mL标准溶液。(已知:Fe2++Ce4+===Ce3++Fe3+)

①该样品中CeCl3的质量分数为__________。

②若使用久置的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液进行滴定,测得该CeCl3样品的质量分数_____(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

考察知识点

  • 二氧化硫的污染及治理

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第1小题正确答案及相关解析

正确答案

+3

解析

CeCO3F中O是-2价,F没有正价为-1价,C显示的是+4价,根据化合物的化合价之和为0,可以计算出Ce的化合价为+3价。

考查方向

根据工业上的工艺流程,考查在此过程中的化学知识,此题考查的是化合价态,根据价态的变化考查到了氧化还原反应的知识,还有化学反应方程式和离子方程式的书写的考查,而且在此工艺流程中出现的物质代替的可行性与环境保护的问题,利用溶度积来计算溶液的PH,盐类水解的促进和抑制,并考查到酸碱滴定中的计算和误差分析,此题综合性较强,但掌握基础知识,审题仔细,本题不会太难做。

解题思路

O、F没有正价,C显示的是+4价。把HCl换成H2SO4和H2O2,要注意观察酸浸前后的Ce的价态的变化,H2O2最终会变为H2O和O2,据此就可以写出离子方程式,根据题目中的题意,本题最终要得到的是CeCl3,Ce(BF4)3中加入KCl后得到了KBF4沉淀而且箭头也指向了CeCl3溶液,考到了沉淀的转化,所以KCl的目的就很明显,溶液中的c(Ce3+)等于1 × 10-5mol· L-1,可认为Ce3+沉淀完全,即c(Ce3+)=1 × 10-5mol· L-1根据Ksp[Ce(OH)3]=1.0× l0-20,即可算出c(OH),再根据水的离子积常数即可算出c(H),进而就可以求得PH。CeCl3会水解,水解之后呈酸性,NH4Cl受热分解产生HCl,就会抑制CeCl3水解。根据元素守恒可以算出CeCl3的质量,在和所给的质量做商就可以得到答案。久置的(NH4)2Fe(SO4)

易错点

对于CeCO3F中F、O、C元素的价态不能做出准确的判断,对化学工艺流程图感到很陌生,无从着手,反应物和生成物中的物质不能判别就会导致离子反应式的书写错误,在此过程中各种加入的物质的作用没有分析到位,对溶度积的概念模糊不清,对PH的计算带来困难,没有掌握好盐类水解的概念,不能理解水解最后会得到什么,加酸加减的目的就判断不出来,对滴定的误差分析没有学习到位,化学方程式的书写错误直接导致计算的错误。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

H2O2+2CeO2+6H=2Ce3++4H2O+O2

解析

把HCl换成H2SO4和H2O2,要注意观察酸浸前后的Ce的价态的变化和物质变化,H2O2最终会变为H2O和O2,据此就可以写出化学反应方程式:H2O2+2CeO2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+4H2O+O2↑,则离子反应方程式为:H2O2+2CeO2+6H=2Ce3++4H2O+O2↑。

考查方向

根据工业上的工艺流程,考查在此过程中的化学知识,此题考查的是化合价态,根据价态的变化考查到了氧化还原反应的知识,还有化学反应方程式和离子方程式的书写的考查,而且在此工艺流程中出现的物质代替的可行性与环境保护的问题,利用溶度积来计算溶液的PH,盐类水解的促进和抑制,并考查到酸碱滴定中的计算和误差分析,此题综合性较强,但掌握基础知识,审题仔细,本题不会太难做。

解题思路

O、F没有正价,C显示的是+4价。把HCl换成H2SO4和H2O2,要注意观察酸浸前后的Ce的价态的变化,H2O2最终会变为H2O和O2,据此就可以写出离子方程式,根据题目中的题意,本题最终要得到的是CeCl3,Ce(BF4)3中加入KCl后得到了KBF4沉淀而且箭头也指向了CeCl3溶液,考到了沉淀的转化,所以KCl的目的就很明显,溶液中的c(Ce3+)等于1 × 10-5mol· L-1,可认为Ce3+沉淀完全,即c(Ce3+)=1 × 10-5mol· L-1根据Ksp[Ce(OH)3]=1.0× l0-20,即可算出c(OH),再根据水的离子积常数即可算出c(H),进而就可以求得PH。CeCl3会水解,水解之后呈酸性,NH4Cl受热分解产生HCl,就会抑制CeCl3水解。根据元素守恒可以算出CeCl3的质量,在和所给的质量做商就可以得到答案。久置的(NH4)2Fe(SO4)

易错点

对于CeCO3F中F、O、C元素的价态不能做出准确的判断,对化学工艺流程图感到很陌生,无从着手,反应物和生成物中的物质不能判别就会导致离子反应式的书写错误,在此过程中各种加入的物质的作用没有分析到位,对溶度积的概念模糊不清,对PH的计算带来困难,没有掌握好盐类水解的概念,不能理解水解最后会得到什么,加酸加减的目的就判断不出来,对滴定的误差分析没有学习到位,化学方程式的书写错误直接导致计算的错误。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

避免Ce3+以Ce(BF43沉淀的形式损失或除去BF4或提高CeCl3的产率

解析

根据题目中的题意,本题最终要得到的是CeCl3,Ce(BF4)3中加入KCl后得到了KBF4沉淀而且箭头也指向了CeCl3溶液,考到了沉淀的转化,由溶度积大的向溶度积小的转化,所以KCl的目的就是将BF4转化为沉淀,而且同时引入了Cl,最终就可以得到更多的CeCl3,所以KCl溶液的目的是避免Ce3+以Ce(BF43沉淀的形式损失或除去BF4或提高CeCl3的产率

考查方向

根据工业上的工艺流程,考查在此过程中的化学知识,此题考查的是化合价态,根据价态的变化考查到了氧化还原反应的知识,还有化学反应方程式和离子方程式的书写的考查,而且在此工艺流程中出现的物质代替的可行性与环境保护的问题,利用溶度积来计算溶液的PH,盐类水解的促进和抑制,并考查到酸碱滴定中的计算和误差分析,此题综合性较强,但掌握基础知识,审题仔细,本题不会太难做。

解题思路

O、F没有正价,C显示的是+4价。把HCl换成H2SO4和H2O2,要注意观察酸浸前后的Ce的价态的变化,H2O2最终会变为H2O和O2,据此就可以写出离子方程式,根据题目中的题意,本题最终要得到的是CeCl3,Ce(BF4)3中加入KCl后得到了KBF4沉淀而且箭头也指向了CeCl3溶液,考到了沉淀的转化,所以KCl的目的就很明显,溶液中的c(Ce3+)等于1 × 10-5mol· L-1,可认为Ce3+沉淀完全,即c(Ce3+)=1 × 10-5mol· L-1根据Ksp[Ce(OH)3]=1.0× l0-20,即可算出c(OH),再根据水的离子积常数即可算出c(H),进而就可以求得PH。CeCl3会水解,水解之后呈酸性,NH4Cl受热分解产生HCl,就会抑制CeCl3水解。根据元素守恒可以算出CeCl3的质量,在和所给的质量做商就可以得到答案。久置的(NH4)2Fe(SO4)

易错点

对于CeCO3F中F、O、C元素的价态不能做出准确的判断,对化学工艺流程图感到很陌生,无从着手,反应物和生成物中的物质不能判别就会导致离子反应式的书写错误,在此过程中各种加入的物质的作用没有分析到位,对溶度积的概念模糊不清,对PH的计算带来困难,没有掌握好盐类水解的概念,不能理解水解最后会得到什么,加酸加减的目的就判断不出来,对滴定的误差分析没有学习到位,化学方程式的书写错误直接导致计算的错误。

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

9

解析

溶液中的c(Ce3+)等于1 × 10-5mol· L-1,可认为Ce3+沉淀完全,即可认为c(Ce3+)=1 × 10-5mol· L-1,根据Ksp[Ce(OH)3]=1.0× l0-20=c(Ce3+)×c3(OH),即1×10-3×c3(OH) =1.0× l0-20,求得c(OH) =1.0×10-5,再根据水的离子积常数Kw=c(H) ×c(OH) =1×10-14,求得c(H)=1×10-9。则PH=9.

考查方向

根据工业上的工艺流程,考查在此过程中的化学知识,此题考查的是化合价态,根据价态的变化考查到了氧化还原反应的知识,还有化学反应方程式和离子方程式的书写的考查,而且在此工艺流程中出现的物质代替的可行性与环境保护的问题,利用溶度积来计算溶液的PH,盐类水解的促进和抑制,并考查到酸碱滴定中的计算和误差分析,此题综合性较强,但掌握基础知识,审题仔细,本题不会太难做。

解题思路

O、F没有正价,C显示的是+4价。把HCl换成H2SO4和H2O2,要注意观察酸浸前后的Ce的价态的变化,H2O2最终会变为H2O和O2,据此就可以写出离子方程式,根据题目中的题意,本题最终要得到的是CeCl3,Ce(BF4)3中加入KCl后得到了KBF4沉淀而且箭头也指向了CeCl3溶液,考到了沉淀的转化,所以KCl的目的就很明显,溶液中的c(Ce3+)等于1 × 10-5mol· L-1,可认为Ce3+沉淀完全,即c(Ce3+)=1 × 10-5mol· L-1根据Ksp[Ce(OH)3]=1.0× l0-20,即可算出c(OH),再根据水的离子积常数即可算出c(H),进而就可以求得PH。CeCl3会水解,水解之后呈酸性,NH4Cl受热分解产生HCl,就会抑制CeCl3水解。根据元素守恒可以算出CeCl3的质量,在和所给的质量做商就可以得到答案。久置的(NH4)2Fe(SO4)

易错点

对于CeCO3F中F、O、C元素的价态不能做出准确的判断,对化学工艺流程图感到很陌生,无从着手,反应物和生成物中的物质不能判别就会导致离子反应式的书写错误,在此过程中各种加入的物质的作用没有分析到位,对溶度积的概念模糊不清,对PH的计算带来困难,没有掌握好盐类水解的概念,不能理解水解最后会得到什么,加酸加减的目的就判断不出来,对滴定的误差分析没有学习到位,化学方程式的书写错误直接导致计算的错误。

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

NH4Cl固体受热分解产生HCl,抑制CeCl3的水解

解析

CeCl3是强酸弱碱盐,会发生水解,水解之后呈酸性,Ce3++3H2O Ce(OH)3+3H,NH4Cl受热分解产生HCl就会抑制CeCl3水解。

考查方向

根据工业上的工艺流程,考查在此过程中的化学知识,此题考查的是化合价态,根据价态的变化考查到了氧化还原反应的知识,还有化学反应方程式和离子方程式的书写的考查,而且在此工艺流程中出现的物质代替的可行性与环境保护的问题,利用溶度积来计算溶液的PH,盐类水解的促进和抑制,并考查到酸碱滴定中的计算和误差分析,此题综合性较强,但掌握基础知识,审题仔细,本题不会太难做。

解题思路

O、F没有正价,C显示的是+4价。把HCl换成H2SO4和H2O2,要注意观察酸浸前后的Ce的价态的变化,H2O2最终会变为H2O和O2,据此就可以写出离子方程式,根据题目中的题意,本题最终要得到的是CeCl3,Ce(BF4)3中加入KCl后得到了KBF4沉淀而且箭头也指向了CeCl3溶液,考到了沉淀的转化,所以KCl的目的就很明显,溶液中的c(Ce3+)等于1 × 10-5mol· L-1,可认为Ce3+沉淀完全,即c(Ce3+)=1 × 10-5mol· L-1根据Ksp[Ce(OH)3]=1.0× l0-20,即可算出c(OH),再根据水的离子积常数即可算出c(H),进而就可以求得PH。CeCl3会水解,水解之后呈酸性,NH4Cl受热分解产生HCl,就会抑制CeCl3水解。根据元素守恒可以算出CeCl3的质量,在和所给的质量做商就可以得到答案。久置的(NH4)2Fe(SO4)

易错点

对于CeCO3F中F、O、C元素的价态不能做出准确的判断,对化学工艺流程图感到很陌生,无从着手,反应物和生成物中的物质不能判别就会导致离子反应式的书写错误,在此过程中各种加入的物质的作用没有分析到位,对溶度积的概念模糊不清,对PH的计算带来困难,没有掌握好盐类水解的概念,不能理解水解最后会得到什么,加酸加减的目的就判断不出来,对滴定的误差分析没有学习到位,化学方程式的书写错误直接导致计算的错误。

第6小题正确答案及相关解析

正确答案

① 82.2%或是82.17%   ② 偏大

解析

①根据元素守恒可以算出CeCl3的质量,根据元素守恒列式计算

②久置的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液Fe2+易被氧化为Fe3+而失去滴定的效果,会造成标准液消耗的量增加,导致滴定结果偏大。

考查方向

根据工业上的工艺流程,考查在此过程中的化学知识,此题考查的是化合价态,根据价态的变化考查到了氧化还原反应的知识,还有化学反应方程式和离子方程式的书写的考查,而且在此工艺流程中出现的物质代替的可行性与环境保护的问题,利用溶度积来计算溶液的PH,盐类水解的促进和抑制,并考查到酸碱滴定中的计算和误差分析,此题综合性较强,但掌握基础知识,审题仔细,本题不会太难做。

解题思路

O、F没有正价,C显示的是+4价。把HCl换成H2SO4和H2O2,要注意观察酸浸前后的Ce的价态的变化,H2O2最终会变为H2O和O2,据此就可以写出离子方程式,根据题目中的题意,本题最终要得到的是CeCl3,Ce(BF4)3中加入KCl后得到了KBF4沉淀而且箭头也指向了CeCl3溶液,考到了沉淀的转化,所以KCl的目的就很明显,溶液中的c(Ce3+)等于1 × 10-5mol· L-1,可认为Ce3+沉淀完全,即c(Ce3+)=1 × 10-5mol· L-1根据Ksp[Ce(OH)3]=1.0× l0-20,即可算出c(OH),再根据水的离子积常数即可算出c(H),进而就可以求得PH。CeCl3会水解,水解之后呈酸性,NH4Cl受热分解产生HCl,就会抑制CeCl3水解。根据元素守恒可以算出CeCl3的质量,在和所给的质量做商就可以得到答案。久置的(NH4)2Fe(SO4)

易错点

对于CeCO3F中F、O、C元素的价态不能做出准确的判断,对化学工艺流程图感到很陌生,无从着手,反应物和生成物中的物质不能判别就会导致离子反应式的书写错误,在此过程中各种加入的物质的作用没有分析到位,对溶度积的概念模糊不清,对PH的计算带来困难,没有掌握好盐类水解的概念,不能理解水解最后会得到什么,加酸加减的目的就判断不出来,对滴定的误差分析没有学习到位,化学方程式的书写错误直接导致计算的错误。