二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物．以氟碳铈矿（主要含CeFCO3）为原料制备CeO2的一种工艺流程如图1：已知：①Ce4+既能与F-结合成[CeFx]（4-x）+，也能与SO42-结合成[CeSO4]2+；②在硫酸体

Question

二氧化铈（CeO₂）是一种重要的稀土氧化物．以氟碳铈矿（主要含CeFCO₃）为原料制备CeO₂的一种工艺流程如图1：

已知：①Ce⁴⁺既能与F^-结合成[CeF_x]^（4-x）+，也能与SO₄^2-结合成[CeSO₄]²⁺；
②在硫酸体系中Ce⁴⁺能被萃取剂[（HA）₂]萃取，而Ce³⁺不能．
回答下列问题：
（1）“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是___．
（2）“酸浸”中会产生大量黄绿色气体，写出CeO₂与盐酸反应的离子方程式：___；为避免产生上述污染，请提出一种解决方案：___．
（3）“萃取”时存在反应：Ce⁴⁺+n（HA）₂⇌Ce•（H_2n-4A_2n）+4H⁺．实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器名称为___；
图2中D是分配比，表示Ce（IV）分别在有机层中与水层中存在形式的物质的量浓度之比（D= (c[Ce•(H2n-4A2n)])/(c(CeSO42-))）．保持其它条件不变，若在起始料液中加入不同量的Na₂SO₄以改变水层中的c（SO₄^2-），D随起始料液中c（SO₄^2-）变化的原因：___．
（4）“反萃取”中，在稀硫酸和H₂O₂的作用下CeO₂转化为Ce³⁺，H₂O₂在该反应中作___（填“催化剂”、“氧化剂”或“还原剂”），每有1mol H₂O₂参加反应，转移电子的物质的量为___．
（5）“氧化”步骤的化学方程式为___．
（6）取上述流程中得到的CeO₂产品0.4500g，加硫酸溶解后，用0.1000mol•L^-1FeSO₄标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce³⁺，其它杂质均不反应），消耗25.00mL标准溶液．该产品中CeO₂的质量分数为___．

Answer 1

氟碳铈矿（主要含CeFCO₃），“氧化焙烧”的目的是将+3价铈氧化成+4价，Ce⁴⁺能与F^-结合成[CeF_x]^（4-x）+，以便后续的提取，加稀硫酸，与SO₄^2-结合成[CeSO₄]²⁺，加萃取剂，氟洗液，硫酸体系中Ce⁴⁺能被萃取剂[（HA）₂]萃取，而Ce³⁺不能，加“反萃取”加H₂O₂，又将Ce⁴⁺还原为Ce³⁺，发生反应2Ce⁴⁺+H₂O₂=2Ce³⁺+O₂↑+2H⁺，加入碱后Ce³⁺转化为沉淀，通入氧气讲Ce从+3氧化为+4，得到产品，
（1）“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是增大固体和氧气的接触面积，反应更充分，
故答案为：增大固体和氧气的接触面积，反应更充分；
（2）“酸浸”中会产生大量黄绿色气体应为氯气，CeO₂与盐酸发生氧化还原反应生成Ce³⁺和氯气，反应的离子方程式为2Cl^-+8H⁺+2CeO₂=2Ce³⁺+4H₂O+Cl₂↑，可以用硫酸代替盐酸而避免产生氯气污染，
故答案为：2Cl^-+8H⁺+2CeO₂=2Ce³⁺+4H₂O+Cl₂↑；用硫酸代替盐酸；
（3）实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器名称为分液漏斗，根据平衡：Ce⁴⁺+n（HA）₂⇌Ce•（H_2n-4A_2n）+4H⁺，加入Na₂SO₄时，随着c（SO₄^2-）增大，水层中Ce⁴⁺被SO₄^2-结合成[CeSO₄]²⁺，导致萃取平衡向左移动，D迅速减小，
故答案为：分液漏斗；随着c（SO₄^2-）增大，水层中Ce⁴⁺被SO₄^2-结合成[CeSO₄]²⁺，导致萃取平衡向左移动，D迅速减小；
（4）“反萃取”加H₂O₂的作用是将Ce⁴⁺离子重新还原为Ce³⁺，反应的离子方程式为2Ce⁴⁺+H₂O₂=2Ce³⁺+O₂↑+2H⁺，H₂O₂在该反应中作还原剂，每有1mol H₂O₂参加反应，转移电子的物质的量为2mol，
故答案为：还原剂；2mol；
（5）“氧化”步骤中用次氯酸钠将Ce³⁺氧化成Ce⁴⁺，反应的离子方程式为2Ce³⁺+ClO^-+2OH^-=2Ce⁴⁺+Cl^-+H₂O，
故答案为：2Ce³⁺+ClO^-+2OH^-=2Ce⁴⁺+Cl^-+H₂O；
（6）FeSO₄的物质的量为0.1000mol•L^-1×0.025L=0.0025mol，根据电子得失守恒可得关系式CeO₂～FeSO₄，所以CeO₂的质量为0.0025×172g=0.4300g，产品中CeO₂的质量分数为(0.4300g)/(0.4500g)×100%=95.60%，
故答案为：95.60%．