Question

铈元素（Ce）是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态，铈的合金耐高温，可以用来制造喷气推进器零件。

请回答下列问题：

（1）雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce⁴⁺的溶液吸收，生成NO₂^-、NO₃^-（二者物质的量之比为1：1），该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

（2）可采用电解法将上述吸收液中的NO₂^-转化为无毒物质，同时再生Ce⁴⁺，其原理如图所示。

①Ce⁴⁺从电解槽的______（填字母序号）口流出。

②写出阴极的电极反应式________________。

（3）铈元素在自然界中主要以氟碳矿形式存在。主要化学成分为CeFCO₃。工业上利用氟碳铈矿提取CeCl₃的一种工艺流程如下：

①焙烧过程中发生的主要反应方程式为__________________。

②有同学认为酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换盐酸更好，他的理由是_________。

③Ce(BF₄)₃、KBF₄的K_sp分别为a、b，则Ce(BF₄)₃(s)+3KCl(aq)3KBF₄(s)+CeCl₃(aq)平衡常数为________（用a、b的代数式表示）。

④加热CeCl₃·6H₂O和NH₄Cl的固体混合物可得固体无水CeCl₃，其中NH₄Cl的作用是______。

Answer

2:1 a 2NO2 - +8H++6e—=N2↑+4H2O 4CeFCO3+ O23CeO2+ CeF4+4CO2（没条件、不配平均扣1分） 不释放氯气，减少对环境的污染（只回答减少对环境的污染也得分） NH4Cl固体分解产生的HCl可以抑制CeCl3的水解（只回答抑制CeCl3的水解也得分）

【解析】（1）雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NO2-、NO3-（二者物质的量之比为1：1），反应的方程式为3H2O+2NO+4Ce4+=4Ce3++NO2-+NO3-+6H＋，因此该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:2=2:1。（2）①电解池中阳极失去电子，则Ce3+在阳极失去电子转化为Ce4+，因此Ce4+从电解槽的a口流出。②阴极是NO2-得到电子转化为氮气，则阴极的电极反应式为2NO2-+8H++6e—=N2↑+4H2O。（3）①根据流程图可知焙烧过程中CeFCO3与氧气反应生成CeO2、CeF4、CO2，反应方程式为4CeFCO3+ O23CeO2+ CeF4+4CO2。②酸浸过程中盐酸被氧化生成氯气，氯气是大气污染物，因此酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换盐酸可以不释放氯气，减少对环境的污染。③根据方程式可知反应的平衡常数K＝；④NH4Cl固体分解产生的HCl可以抑制CeCl3的水解，所以加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得固体无水CeCl3。