稀土是一种重要的战略资源，我国稀土出口量世界第一。铈 (Ce) 是一种典型的稀土元素，其在自然界中主要以氟碳铈矿 ( 主要成分为 CeCO 3 F) 形式存在。工业上利用氟碳铈矿制取 CeO 2 的一种工艺流程如图：
资料： ①铈 (Ce) 常见的化合价为 +3 和 +4 ；
②在 O 2 作用下，氟碳铈矿焙烧后的产物中有 CeO 2 和 CeF 4 ；
③在硫酸体系中， Ce 4+ 在 [(HA) 2 ] 中的溶解度大于其在水中的溶解度， Ce 3+ 与之相反。
回答下列问题：
（ 1 ） 步骤 Ⅰ “ 焙烧 ” 过程中 CeCO 3 F 发生反应的化学方程式为 ____ 。
（ 2 ） 步骤 Ⅱ充分反应后经过滤，得到的水溶液中阳离子有 ____ 。
（ 3 ） 步骤 Ⅲ的操作名称是 ____ 。
（ 4 ） 步骤 Ⅳ中加入 H 2 O 2 的目的是 ____ 。
（ 5 ） 步骤 Ⅴ中发生反应的离子方程式是 ____ 。
（ 6 ） 取上述流程中得到的 CeO 2 产品 加硫酸溶解，可与 50.0mL0.1mol/LFeSO 4 溶液恰好完全反应 ( 铈元素被还原为 Ce 3+ ，其他杂质均不参与反应 ) ，该产品中 CeO 2 的质量分数为 ____ 。 ( 已知： CeO 2 的摩尔质量为 172g/mol)
答案
（ 1 ）
（ 2 ） Ce 4+ 和 Ce 3+
（ 3 ） 分液
（ 4 ） 作为还原剂
（ 5 ）
（ 6 ） 86%
【分析】
根据流程通入氧气焙烧 CeCO 3 F 焙烧后的产物中有 CeO 2 、 CeF 4 和 CO 2 ，稀硫酸酸浸 CeO 2 、 CeF 4 等固体溶解，溶液中存在 Ce 4+ 和 Ce 3+ ，已知 Ce 4+ 在 [(HA) 2 ] 中的溶解度大于其在水中的溶解度，可以萃取出 Ce 4+ ，用稀硫酸和 H 2 O 2 反萃取， Ce 4+ 转化为 Ce 3+ ， Ce 3+ 与氢氧化钠和次氯酸钠反应生成 Ce(OH) 4 ，煅烧产生 CeO 2 。
（ 1 ）
根据题给信息知， “ 通人 O 2 焙烧 ” 过程中 CeCO 3 F 根据题给信息知， “ 通人 O 2 焙烧 ” 过程中 CeCO 3 F 发生反应的化学方程式为 ，故答案为：
。
（ 2 ）
稀硫酸酸浸 CeO 2 、 CeF 4 等固体溶解，溶液中存在 Ce 4+ 和 Ce 3+ ，故得到的水溶液中阳离子有 Ce 4+ 和 Ce 3+ ，故答案为： Ce 4+ 和 Ce 3+
（ 3 ）
Ce 4+ 在 [(HA) 2 ] 中的溶解度大于其在水中的溶解度，可以萃取出 Ce 4+ ，经过分液可以分离出水层和有几层，该操作为分液，故答案为：分液。
（ 4 ）
“ 反萃取 ” 过程在稀硫酸和 H 2 O 2 参与反应， H 2 O 2 作为还原剂、 Ce 4+ 作为氧化剂，生成 Ce 3+ ，故答案为： 作 为还原剂。
（ 5 ）
Ce 3+ 在氢氧化钠环境下被次氯酸钠氧化生成 Ce(OH) 4 ，离子方程式为： ，故答案为：
。
（ 6 ）
CeO 2 产品 加硫酸溶解，可与 50.0mL0.1mol/LFeSO 4 溶液恰好完全反应，发生离子方程式为：
，由此可知
=
，该产品中 CeO 2 的质量分数为
，故答案为： 86% 。
