稀土化学习题

稀土化学习题

一、要点

1．分配比 (distribution ratio)

一物质在互不混溶的两个液相中的浓度比为一常数（常用D 表示）, 该数叫分配比。

2．分离系数 (partition coefficient)

如果体系中含有两种物质，设物质1 和物质2 的分配比分别为D1 和D2。D1 和D2的比值β叫分离系数或分离因素。

3. 离子交换分离法 (ion exchange)

以被分离物种在离子交换树脂固体表面与水溶液之间的平衡为基础的一种分离方法。离子交换树脂是一种带有能电离的极性基团的高分子聚合物，其极性基团能与溶液中的离子起交换作用而称之为活性基。

4. 溶剂萃取法 (solvent extraction)

指根据物质在互不混溶的两个液相中溶解性不同而进行分离的一种方法。例如，I2分子难溶于水，但却易溶于某些有机溶剂(例如CCl4)中。将CCl4 加于含有I2 的水溶液中摇荡，静置后CCl4 层中出现明显的紫色, I2 被CCl4 萃取，与水溶液中的其他无机化合物分离。

5. 核废料 (nuclear waste)

由于核反应（例如核反应堆）而产生的废弃物或产物中含有强烈的放射性物质，会对人和环境造成极大的危害。核废料的处理是科学家和有关国家政府发展核电的一只“拦路虎”，迄今未能找到一种绝对安全的办法。一种引人注目的放射化学研究是从高放射性废液中出去锕系元素，去除了高危害的α放射性物质后，废物就有可能采取程序简化和降级处理。用人造岩石对高放射废液进行固化处理的研究正受到包括中国在内的一些国家的重视。人造岩石固化高放废液就是使废液中的放射性核素原子进入矿相中的晶格位置，或镶嵌于晶格的空隙，与基质矿物形成固溶体。当然固化后的废料还需装入不锈钢桶，安置在与人类环境基本隔绝的废气库。

二、习题

1 The following terms have been introduced in this chapter. Do you know what they mean?

(1) lanthanides; (2) actinides; (3) rare earths; (4) lanthanide contraction; (5) solvent extraction; (6) ion exchange.

解释下列述语：

(1) 镧系元素； (2) 锕系元素； (3) 稀土元素； (4) 镧系收缩；(5) 溶剂萃取法； (6) 离子交换分离法

2 Write and balance the equation for each of the following processes:

(1) treatment of bastnasite (氟碳铈镧矿) using concentrated sulfuric acid.

(2) decomposition of oxalates of lanthanum, cerium, praseodymium, and terbium at high temperature.

(3) reduction of Eu2+(aq) by zinc amalgam.

(4) titration of Eu2+(aq) with Fe3+(aq) standard solution.

(5) titration of Fe2+(aq) with Ce4+(aq) standard solution.

(6) separating Ln3+ from impurities Th4+ and Fe3+ in an acidic solution.

(7) separating Eu3+ from the other Ln3+ in aqueous solution.

(8) separating Ce3+ from the other Ln3+ in aqueous solution.

完成并配平下列各反应的方程式：

(1) 用浓H2SO4 焙烧法处理氟碳铈镧矿；

(2) 镧、铈、镨、铽草酸盐的高温分解；

(3) Eu3+ (aq)被锌汞齐还原；

(4) 标准Fe3+ (aq)滴定Eu2+ (aq)；

(5) 标准Ce4+ (aq)滴定Fe2+ (aq)；

(6) 酸性溶液中Ln3+与杂质离子Th4+和Fe3+的分离；

(7) 水溶液中Eu3+与其他Ln3+的分离；

(8) 水溶液中Ce3+与其他Ln3+的分离；

3 Explain how the lanthanides can be separated from their ore bastnasite.

试述从氟碳铈镧矿矿物中的分离提取镧系元素方法。

4 Name two lanthanides that have the greatest tendency to deviate from the usual positive oxidation state and correlate this deviation with electronic structure. 指出最易偏离正常氧化态的两种镧系元素，试从元素核外电子构型予以解释。

5 From a knowledge of their chemical properties, speculate on why cerium and europium were the easiest lanthanides to isolate before the development of ion-exchange chromatography.

从元素的化学性质解释在离子交换法之前铈和铕是镧系元素中最宜于分离的。