KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH HÓA VÔ CƠ: NGHIÊN CỨU TÁCH XERI ĐIOXIT TỪ QUẶNG MONAZITE PHAN THIẾT BẰNG PHƯƠNG PHÁP AXIT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA HĨA - - KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUN NGÀNH HĨA VƠ CƠ NGHIÊN CỨU TÁCH XERI ĐIOXIT TỪ QUẶNG MONAZITE PHAN THIẾT BẰNG PHƯƠNG PHÁP AXIT Đồn Thị Kim Phượng Khóa 2009 – 2013 TP Hồ Chí Minh, Tháng 05 Năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA HĨA - - KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TÁCH XERI ĐIOXIT TỪ QUẶNG MONAZITE PHAN THIẾT BẰNG PHƯƠNG PHÁP AXIT Chuyên ngành : Hóa Vơ GVHD : TS Phan Thị Hồng Oanh SVTH : Đồn Thị Kim Phượng TP Hồ Chí Minh, Tháng 05 Năm 2013 LỜI CÁM ƠN Khóa luận tốt nghiệp hồn thành ngày hơm nhờ giúp đỡ động viên nhiều người giành cho Trước hết cô Phan Thị Hồng Oanh, tơi xin gởi tới lời cảm ơn trân trọng , nhờ tận tình hướng dẫn dìu dắt suốt trình thực đề tài, giúp củng cố thêm nhiều kiến thức chuyên môn, cho kinh nghiệm, dẫn cách làm việc khoa học nhờ tơi học khơng kiến thức mà cịn tác phong làm việc nghiêm túc khoa học Không thế, cịn vui vẻ nhiệt tình Tơi xin cám ơn thầy cô khác khoa tạo điều kiện tốt cho tơi thực khóa luận này, đặc biệt thầy phịng thí nghiệm Hóa Lý, Hóa Vơ Hóa Mơi trường Ngồi ra, tơi xin cám ơn gia đình ln bên động viên khích lệ tơi, nguồn động lực mạnh mẽ giúp tơi hồn thành khóa luận Cuối bạn làm đề tài với tơi nhóm Oanh, bạn giúp đỡ nhiều, động viên an ủi lúc tơi khó khăn, bạn tơi có kỷ niệm vui buồn khó quên suốt trình thực đề tài Một lần nữa, xin chân thành cám ơn tất Sinh viên thực Đồn Thị Kim Phượng TĨM TẮT Quặng nguyên tố đất Việt Nam chưa thăm dò hết, việc sử dụng nguyên tố theo hướng đại chưa phát triển, công tác nghiên cứu để đưa vào ứng dụng bắt đầu Các phương pháp điều chế nguyên tố nói chung phức tạp nhiều so với phương pháp điều chế nguyên tố thông dụng [4] Đề tài nghiên cứu tách xeri đioxit từ quặng monazite Phan Thiết phương pháp axit Thơng qua q trình thực nội dung đề tài, thu số kết sau:  Đã khảo sát ảnh hưởng việc kết tủa lại pha vô sau chiết đến hiệu suất tách độ tinh khiết sản phẩm Kết cho thấy có kết tủa lại pha vô thu sản phẩm có hiệu suất cao so với khơng kết tủa lại pha vô  Đã khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu suất tách độ tinh khiết sản phẩm Với pH kết tủa Ce4+ 3,8 sản phẩm thu có độ tinh khiết cao so với pH kết tủa Ce4+ 5,4  Đã khảo sát ảnh hưởng việc rửa lại pha hữu sau chiết đến hiệu suất tách độ tinh khiết sản phẩm: có rửa lại pha hữu thu sản phẩm có độ tinh khiết cao so với không rửa lại pha hữu  Đã khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ quặng : Na SO đến hiệu suất tách độ tinh khiết sản phẩm Kết cho thấy tỉ lệ quặng : Na SO 1:6 thu sản phẩm với hiệu suất tương đối cao so với tỉ lệ 1:4 1:5  Đã khảo sát ảnh hưởng chất oxi hóa Ce3+ thành Ce4+ đến hiệu suất tách độ tinh khiết sản phẩm: Dung dịch (NH ) S O /HNO oxi hóa Ce3+ thành Ce4+ hiệu so với dung dịch HNO dung dịch H O /HCl  Thành phần pha sản phẩm bột xeri đioxit có dạng hình tấm, kích thước hạt < 10 µm Hiệu suất tách đạt gần 65 % MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 10 1.1 Các nguyên tố đất 10 1.1.1 Sơ lược nguyên tố đất 10 1.1.2 Lịch sử phát 10 1.1.3 Sự phân bố nguyên tố đất 11 1.1.4 Tính chất lý hóa học nguên tố đất 11 1.1.5 Ứng dụng nguyên tố đất 14 1.2 Xeri 15 1.2.1 Xeri đơn chất 15 1.2.2 Xeri hợp chất 15 1.2.3 Ứng dụng xeri 19 1.3 Quặng đất 19 1.3.1 Trạng thái tự nhiên .19 1.3.2 Phân bố quặng Việt Nam 20 1.3.3 Phá mẫu quặng cát Monazite .21 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Nội dung nghiên cứu 22 2.2 Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.1 Phương pháp chế hóa với axit 23 2.2.2 Phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) 23 2.2.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD method) 24 2.2.4 Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM- Scanning electrons microscope) 25 2.2.5 Tách CeO phương pháp kết tủa chọn lọc 25 2.2.7 Tinh chế xeri phương pháp chiết 26 2.3 Dụng cụ, thiết bị hóa chất 26 2.3.1 Dụng cụ thiết bị .26 2.3.2 Hóa chất 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Nghiên cứu thành phần quặng monazite Phan Thiết xác định hàm lượng CeO mẫu 28 3.2 Khảo sát ảnh hưởng số yếu tố đến hiệu suất tách độ tinh khiết sản phẩm 28 3.2.1 Ảnh hưởng việc kết tủa lại pha vô sau chiết .28 3.2.2 Ảnh hưởng pH kết tủa Ce(OH) 33 3.2.3 Ảnh hưởng việc rửa pha hữu sau chiết .36 3.2.4 Ảnh hưởng khối lượng Na SO 38 3.2.5 Ảnh hưởng chất oxi hóa Ce3+ thành Ce4+ 41 3.3 Đề nghị quy trình tách xeri đioxit từ quặng monazite phương pháp axit .44 3.4 Nghiên cứu hình dạng kích thước hạt xeri đioxit 50 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 52 4.1 Kết luận 52 4.2 Đề xuất 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC .54 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Chế hóa quặng phương pháp axit 24 Hình 2.2 Nhiễu xạ tia X 25 Hình 2.3 Quặng monazite nghiền mịn 28 Hình 3.1 Hỗn hợp bùn nhão sau chế hóa 30 Hình 3.2 Kết tủa Ln(OH) 30 Hình 3.3 Dung dịch Ln3+ 31 Hình 3.4 Chiết Ce4+ TBP 32 Hình 3.5 Cất phần nhẹ 32 Hình 3.6 CeO thu từ quy trình quy trình 33 Hình 3.7 Phổ XRD CeO thu từ quy trình 34 Hình 3.8 Phổ XRD CeO thu từ quy trình 34 Hình 3.9 CeO thu từ quy trình quy trình 36 Hình 3.10 Phổ XRD CeO thu từ quy trình 36 Hình 3.11 Rửa pha hữu sau chiết 38 Hình 3.12 Sản phẩm CeO thu từ quy trình quy trình 38 Hình 3.13 Phổ XRD CeO thu từ quy trình 39 Hình 3.14 Sản phẩm CeO thu từ quy trình 2, quy trình quy trình 40 Hình 3.15 Phổ XRD CeO thu từ quy trình 41 Hình 3.16 Phổ XRD CeO thu từ quy trình 41 Hình 3.17 Sản phẩm CeO thu từ quy trình 2, quy trình quy trình 43 Hình 3.18 Phổ XRD CeO thu từ quy trình 44 Hình 3.19 Phổ XRD CeO thu từ quy trình 44 Hình 3.20 Hỗn hợp bùn nhão sau chế hóa 46 Hình 3.21 Kết tủa Ln(OH) 47 Hình 3.22 Dung dịch Ln3+ 47 Hình 3.23 Kết tủa Ce(OH) 48 Hình 3.24 Chiết Ce4+ TBP 49 Hình 3.25 Cất phần nhẹ 49 Hình 3.26 Ảnh SEM sản phẩm quy trình 52 Hình 3.27 Ảnh SEM sản phẩm quy trình 52 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phân bố nguyên tố đất vỏ đất 11 Bảng 1.2 Một số tính chất vật lý nguyên tố đất 12 Bảng 1.3 Ứng dụng nguyên tố đất 15 Bảng 1.4 Ứng dụng Xeri 19 Bảng 1.5 Các quặng đất quan trọng 20 Bảng 3.1 Thành phần quặng monazite Phan Thiết 29 Bảng 3.2 So sánh sản phẩm thu từ quy trình 33 Bảng 3.3 So sánh sản phẩm thu từ quy trình 36 Bảng 3.4 So sánh sản phẩm thu từ quy trình 38 Bảng 3.5 So sánh sản phẩm thu từ quy trình 2, 40 Bảng 3.6 So sánh sản phẩm thu từ quy trình 2, 43 LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam hợp tác với nước khai thác đất từ năm 1960 Với trữ lượng lên đến 22 triệu tấn, giới khoa học đánh giá Việt Nam đứng thứ giới tiềm đất Hằng năm, Việt Nam khai thác nhỏ, cỡ vài chục quặng bastnaesit Đông Pao, vài ngàn quặng monazite hàm lượng 35% - 45% R203 xenotim kèm ilmenit sa khoáng ven biển miền Trung để bán theo đường tiểu ngạch Việc khai thác đất năm 1950, tiên sa khống monazite bãi biển Vì monazite chứa nhiều thorium (Th) có tính phóng xạ ảnh hưởng đến môi trường nên việc khai thác bị hạn chế Vì thế, khai thác khơng quy trình kỹ thuật gây nhiễm mơi trường 17 ngun tố nhóm đất có tính chất hóa học tương tự nên khó tách nguyên tố riêng biệt Chúng dùng để sản xuất linh kiện điện thoại di động, pin mặt trời, nam châm máy phát thủy điện cực nhỏ thiết bị vũ trụ Riêng xeri sử dụng để làm chất xúc tác cơng nghiệp dầu mỏ chất dẻo, q trình luyện kim, sản xuất phẩm màu, bột mài bóng đồ thủy tinh, … Việt Nam nghiên cứu sử dụng đất lĩnh vực công nghiệp, chế tạo nam châm vĩnh cửu, biến tính thép, hợp kim gang, thủy tinh, bột màu, chất xúc tác xử lý khí thải tơ dừng lại quy mơ phịng thí nghiệm bán cơng nghiệp Mặc dù sản lượng monazite Việt Nam đáng kể Song nghiên cứu monazite hạn chế, sa khoáng chủ yếu xuất chủ yếu dạng thô qua tuyển từ Điều làm giảm giá trị kinh tế lãng phí nguồn tài nguyên quý quốc gia Do đó, nghiên cứu sâu chi tiết quy trình cơng nghệ sản xuất đất cần thiết Vì lý nên tơi chọn đề tài “Nghiên cứu tách xeri đioxit từ quặng monazite Phan Thiết phương pháp axit ” CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Các nguyên tố đất [2, 4, 11] 1.1.1 Sơ lược nguyên tố đất [2] Cấu hình electron chung nguyên tố đất hiếm: 4f2-14 5s2 5p6 5d0-10 6s2 Các nguyên tố lantanoit chia thành nhóm: nhóm xeri (nhóm lantanoit nhẹ) nhóm tecbi (nhóm lantanoit nặng) - Nhóm xeri: Ce 4f2 Pr 4f3 Nd 4f4 Pm 4f5 Sm 4f6 Eu 4f7 Gd 4f75d1 - Nhóm tecbi: Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 4f7+2 4f7+3 4f7+4 4f7+5 4f7+6 4f7+7 4f145d1 Ngồi tính chất đặc biệt giống nhau, lantanoit có tính chất không giống nhau, từ Ce đến Lu số tính chất biến đổi đặn số tính chất biến đổi tuần hoàn Sự biến đổi đặn tính chất giải thích co lantanoit Co lantanoit giảm bán kính nguyên tử chúng theo chiều tăng số thứ tự nguyên tử Sự biến đổi tuần hồn tính chất lantanoit hợp chất giải thích điền vào obitan 4f, lúc đầu obitan electron sau obitan electron thứ hai 1.1.2 Lịch sử phát [4] Tên đất đưa vào hóa học 100 năm Người ta gọi oxit kim loại đất, ví dụ canxi oxit đất vôi, zirkoni oxit đất zirkoni Đặt tên đất cho kim loại thật không đúng, khơng phù hợp số ngun tố họ khơng mà cịn phổ biến kẽm, thiếc hay chì Lịch sử phát nguyên tố đất lịch sử tách nguyên tố này, chất gần giống tách Để tách cách tối ưu nguyên tố đất phương pháp phân đoạn cổ điển đòi hỏi phải tiến hành hàng trăm hay có hàng nghìn bậc Vì khơng lấy làm ngạc nhiên có nhiều người cho hóa học phương pháp tách phần quan trọng chuyên đề nguyên tố đất Việc tách ytri xeri việc nghiên cứu khởi đầu góp phần quan trọng cho phát triển kỹ thuật tách, kỹ thuật tách dùng phịng thí nghiệm 10 cơng nghiệp phương pháp phân tích dụng cụ tin cậy quang phổ phát quang, quang phổ hấp thụ,… 1.1.3 Sự phân bố nguyên tố đất [4] Định luật Harkin (1917) : Các nguyên tố với số thứ tự lẻ nói chung nguyên tố với số thứ tự chẵn cạnh Định luật Golsmith: Hàm lượng nguyên tố nặng ngun tố nhẹ nguyên tố nặng có cấu trúc vỏ electron phức tạp Bảng 1.1 Phân bố nguyên tố đất vỏ đất Ký hiệu STT Sc 21 Y La Ce Pr Nd 39 57 58 59 Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Phân bố g/tấn 28,1 18,3 46,1 5,53 23,9 6,47 1,06 6,36 0,91 4,47 1,15 2,47 0,20 2,66 0,75 Bảng cho thấy rõ nguyên tố đất nguyên tố nhất, nguyên tố giàu nguyên tố thơng thường, khả cung cấp cho cơng nghiệp cịn lớn 1.1.4 Tính chất lý hóa học nguên tố đất [2] 1.1.4.1 Đơn chất - Tính chất vật lý 11 Là kim loại màu trắng bạc, riêng Pr Nd màu vàng nhạt Ở trạng thái bột, chúng có màu từ xám đến đen Đa số kết tinh dạng tinh thể lập phương Tất kim loại khó nóng chảy sơi Bảng 1.2 Một số tính chất vật lý nguyên tố đất Kim Nhiệt độ nóng Nhiệt độ sơi, loại chảy,oC Ce 804 3470 6,77 419 Pr 935 3017 6,77 356 Nd 1024 3210 7,01 328 Pm 1080 3000 7,26 301 Sm 1072 1670 7,54 207 Eu 826 1430 5,24 178 Gd 1312 2830 7,89 398 Tb 1368 2480 8,25 389 Dy 1380 2330 8,56 291 Ho 1500 2380 8,78 301 Er 1525 2390 9,06 317 Tm 1600 1720 9,32 232 Yb 824 1320 6,95 152 Lu 1675 2680 9,85 410 o C Tỉ khối Nhiệt thăng hoa, kJ/mol Các lantanoit giịn, có độ dẫn điện tương đương thủy ngân, tạo hợp kim với nhiều kim loại, thường dùng thêm vào số hợp kim Samari kim loại có từ tính mạnh khác thường obitan 4f ngun tử có electron độc thân - Tính chất hóa học Các ngun tố đất kim loại hoạt động mạnh, kim loại kiềm kiềm thổ Nhóm xeri hoạt động nhóm tecbi Trong khơng khí ẩm, kim loại bị mờ đục nhanh chóng bị phủ màng cacbonat bazơ tạo nên tác dụng với nước khí cacbonic Ở 200 – 400oC, lantanoit cháy khơng khí tạo thành oxit nitrua Xeri vài lantanoit khác có tính tự cháy 12 Tác dụng với halogen nhiệt độ không cao, tác dụng với N , S, C, Si, P H đun nóng Tác dụng chậm với nước nguội, nhanh với nước nóng giải phóng khí hiđro, tan dễ dàng axit trừ HF, H PO Khơng tan kiềm kể đun nóng Ở nhiệt độ cao khử oxit nhiều kim loại sắt, mangan,… Kim loại xeri nhiệt độ nóng đỏ khử khí CO, CO đến C 1.1.4.2 Hợp chất - Oxit Ln O Tồn dạng vơ định hình hay tinh thể, bền với nhiệt khó nóng chảy Khơng tan nước tác dụng với nước tạo thành hiđroxit phát nhiệt Tan dễ dàng axit tạo thành dung dịch chứa ion [Ln(H O) n ]3+ với n = 8-9, giống với Al O sau nung hoạt động Không tan dung dịch kiềm tan kiềm nóng chảy Ln O + Na CO → 2NaLnO + CO Được sử dụng làm xúc tác chất kích hoạt xúc tác Điều chế: nhiệt phân hiđroxit, cacbonat, oxalat, nitrat lantanoit (trừ Ce, Pr, Tb) Để điều chế oxit đó, dùng khí H khử oxit bền (CeO , Pr O 11 , Tb O ) đun nóng - Hiđroxit Ln(OH) Chất kết tủa vơ định hình, khơng tan nước Độ bền nhiệt giảm từ Ce đến Lu Là bazơ mạnh, tính bazơ nằm Mg(OH) Al(OH) , giảm từ Ce đến Lu Điều chế: cho dung dịch muối Ln(III) với dung dịch kiềm amoniac Khi để khơng khí, Ce(OH) chuyển dần thành Ce(OH) - Các muối Ln(III) Muối lantanoit giống nhiều với muối canxi; muối clorua, bromua, iođua, nitrat, sunfat tan nước; cịn muối florua, cacbonat, photphat oxalat khơng tan Điểm bật Ln3+ dễ tạo muối kép - Hợp chất Ln(IV) Trạng thái oxi hóa +4 đặc trưng với Ce phần với Tb Pr Thế oxi hóa khử cặp Tb4+/Tb3+ Pr4+/Pr3+ 3V Ce4+/Ce3+ 1,61 V Vì vậy, hợp chất Pr(IV) Tb(IV) khơng tồn dung dịch nước, chúng oxi hóa nước giải phóng oxi 4Pr4+ + 2H O = 4Pr3+ + O +4H+ 13 Xeri đioxit chất dạng tinh thể màu vàng nhạt, có mạng lưới kiểu CaF Nó khó nóng chảy, bền với nhiệt không tan nước Sau nung, oxit trở nên trơ mặt hóa học; khơng tan dung dịch axit kiềm tác dụng đun nóng Điều chế: nhiệt phân hiđroxit, nhiệt phân số muối Ce(III) có mặt oxi 4Ce(OH) + O = 4CeO + 6H O Xeri(IV) hiđroxit Ce(OH) chất dạng kết tủa nhầy, màu vàng, thực tế không tan nước có thành phần biến đổi CeO xH O Là bazơ yếu, bị thủy phân mạnh tan nước Do đó, kết tủa mơi trường axit mạnh pH khoảng 1, Ln(OH) khác kết tủa mơi trường có pH từ 6,5 đến khoảng Nó tan axit tạo nên dung dịch có màu da cam ion [Ce(H O) n ]4+ Xeri(IV) hiđroxit tạo nên kiềm tác dụng với dung dịch muối xeri(IV) Muối xeri(IV) không nhiều, thường gặp CeF , Ce(SO ) , Ce(CH COO) Muối Ce(IV) không bền, bị thủy phân mạnh nước nên ion Ce4+ tồn dung dịch có mơi trường axit mạnh Có tính oxi hóa tương đối mạnh - Hợp chất Ln(II) Trang thái oxi hóa +2 đặc trưng Eu phần Sm Yb Các oxit LnO hiđroxit Ln(OH) hợp chất có tính bazơ Muối clorua thường gặp hết, tan nước cho dung dịch có màu vàng – lục hay khơng màu ion [Eu(H O) n ]2+, màu đỏ ion [Sm(H O) n ]2+ màu vàng [Yb(H O) n ]2+ Những ion dễ oxi hóa khơng khí Sm(II) Yb(II) cịn tác dụng với nước giải phóng khí H 1.1.5 Ứng dụng nguyên tố đất [11] Bảng 1.3 Ứng dụng nguyên tố đất STT Kí hiệu Tên nguyên tố Sc Scandi Y Ytri La Lantan Ce Ceri Pr Praseodim Ứng dụng tiêu biểu Hợp kim nhôm- scandi Siêu dẫn nhiệt độ cao Thủy tinh có số khúc xạ cao, đá lửa, vật liệu lưu trữ khí hiđro, pin electron, thấu kính camera, chất xúc tác Chất oxi hóa, bột đánh bóng, chất màu vàng cho thủy tinh gốm sứ, chất xúc tác Nam châm đất hiếm, đèn laze, màu xanh cho thủy tinh gốm sứ, đá lửa, màng lọc màu 14 Nd Neodim Laze, màng thủy tinh gốm sứ, màng lọc màu, gốm tụ điện Pm Prometi Pin hạt nhân Sm Samari Nam châm đất hiếm, laze, hấp thụ nơtron Eu Europi 10 Gd Gadolini 11 Tb Terbi 12 Dy Dyprosi 13 Ho Holmi 14 Er Erbi Laze, thép vanadi 15 Tm Tuli Máy chụp tia X xách tay 16 Yb Ytecbi Laze, đèn thùy ngân, hợp chất photpho màu đỏ xanh Nam châm đất hiếm, laze, nhớ máy vi tính, ống tia X Chất photpho màu xanh, laze, đèn huỳnh quang Nam châm đất hiếm, laze Laze Laze hồng ngoại, tác nhân giảm hoạt hóa 1.2 Xeri [5, 10] 1.2.1 Xeri đơn chất [5] Kim loại trắng bạc (dạng bột màu đen) nặng, dẻo, thuận từ Bị phủ màng oxit khơng khí ẩm Khơng phản ứng với nước nguội, kiềm, hiđrat amoniac Chất khử mạnh: phản ứng với nước nóng, axit, hiđro, oxi, halogen M = 140,115 t nc = 804oC d = 6,668 2Ce + 6H O (nóng)  2Ce(OH) + 3H  2Ce + 6HCl (loãng)  2CeCl + 3H  Ce + 4HNO (loãng)  Ce(NO ) + NO + 2H O 500 C 2Ce + nH 400 − → 2CeH n o (2< n ≤ 3) 180 C − → CeO Ce + O 160 o 200 C 2Ce + 3Cl → 2CeCl o 600 C 2Ce + 3S 400 − → Ce S o 450 −500 C 2Ce + N  → 2CeN o 1000 C Ce + 2C → CeC o 1.2.2 Xeri hợp chất [5] 1.2.2.1 Xeri (III) oxit Ce O 15 t s = 3450oC Màu vàng, nặng, khó nóng chảy, bền nhiệt Không phản ứng với nước nguội, hấp thụ CO ẩm khơng khí Phản ứng với nước sơi Thể tính bazơ, tan axit Bị oxi oxi hóa M = 328,23 d = 6,86 t nc = 2180oC (đun sôi) Ce O + 3H O  2Ce(OH)  Ce O + 6HCl (loãng)  2CeCl + 3H O (to thường) Ce O + 2CO + H O  2CeCO (OH) (to thường) C 2Ce O + O 400 → 4CeO  o 1.2.2.2 Xeri(IV) oxit CeO Khoáng vật xerianit Vàng nhạt, khó nóng chảy, khơng bay hơi, bền nhiệt Khơng phản ứng với nước, kết tủa tinh thể hiđrat CeO nH O từ dung dịch kiềm Dạng nung thụ động hóa học Thể tính lưỡng tính: phản ứng với axit sunfuric, axit nitric, với kiềm (khi thiêu kết) Chất oxi hóa: với hiđro, cacbon, kim loại khử M = 721,11 t nc = 2700oC (p) d = 7,132 2CeO + 8HCl (đặc)  2CeCl + Cl + 4H O pT25 = 22,04 t (đun sơi) 2CeO + 6HCl (lỗng) + H O  2CeCl + O  + 4H O(to thường) CeO + 2H SO (đặc)  Ce(SO ) + 2H O 4CeO + 6H SO (loãng)  2Ce (SO )  + O + 6H O CeO + 3HNO (đặc)  Ce(NO ) OH + H O (đun sôi) (đun sôi) (đun sôi) 850 −900 C CeO + 2NaOH  → Na CeO + H O o 1250 −1400 C → Ce O + H O 2CeO + H    o C , xt: Ni 1380   → o CeO + 2H Ce + 2H O 900 −1250 C 2CeO + C (than chì)   → Ce O + CO o 900 − 950 C 2CeO + Ca  → Ce O + CaO o 1.2.2.3 Xeri(III) hiđroxit Ce(OH) Màu trắng, vơ định hình (có khả hấp phụ) hay tinh thể Phân hủy đun nóng Không tan nước, không phản ứng với kiềm, hiđrat amoniac Thể tính bazơ: phản ứng với axit Chất khử: bị oxi hóa Hấp thụ CO khơng khí M = 191,14 pT25 = 21,19 t 400 − 500 C 2Ce(OH)  → Ce O + 3H O o 16 750 C , p → CeO(OH) (rắn) + H O (lỏng) Ce(OH) (rắn)   o Ce(OH) + 3HCl (loãng)  CeCl + 3H O (to thường) Ce(OH) + CO  CeCO (OH) + H O (đun sôi) 4Ce(OH) (huyền phù) + O  4CeO  + 6H O 4Ce(OH) + Ca(ClO)  4CeO + CaCl + 6H O 1.2.2.4 Xeri(III) nitrat Ce(NO ) Màu trắng, phân hủy đun nóng Tan nhiều nước (bị thủy phân cation), axit nitric Bị kiềm phân hủy Chất khử k t = 75,6(25); 282,8(50) M = 326,13 700 − 750 C 4Ce(NO )  → 2Ce O + 12NO + 3O o (to thường, chân không, P O 10 ) Ce(NO ) 6H O  Ce(NO ) + 6H O 200 − 250 C 2{Ce(NO ) 6H O}  → 2Ce(NO )O + 4NO + O + 12H O o Ce(NO ) + 8H O  [Ce(H O) ]3+ + 3NO [Ce(H O) ]3+ + H O  [Ce(H O) (OH)]2+ + H O3+ (pK a = 9.00) 2Ce(NO ) + 3H SO  Ce (SO )  + 6HNO Ce(NO ) + 3NaOH (loãng)  Ce(OH)  + 3NaNO 700 C 2Ce(NO ) + 3H 600 − → Ce O + 6NO + 3H O o 2Ce(NO ) + 3M CO  Ce (CO )  + 6MNO (M = Na+, K+, NH +) 2Ce(NO ) + K S O (O ) + 2H O  2Ce(NO ) (OH) + K SO + H SO 1.2.2.5 Xeri(III) clorua CeCl Màu trắng, nóng chảy sơi khơng phân hủy Tan nhiều nước nguội (bị thủy phân) cation), axit clohiđric Bị nước sôi, kiềm phân hủy M = 246,47 t nc = 822oC d = 3,97 t s = 1650oC 250 C CeCl 7H O → Ce(Cl)O + 2HCl + 6H O o 400 C CeCl 7H O → CeCl + 7H O o CeCl (loãng) + 8H O  [Ce(H O) ]3+ + 3Cl3 CeCl + 2H O  CeCl(OH)  + 2HCl CeCl + 3NaOH (loãng)  Ce(OH) + 3NaCl CeCl + 3HF (loãng)  CeF  + 3HCl 750 C − → Ce S + 6HCl 6.2CeCl + 3H S 720 o C 2CeCl + 4F 400  → 2CeF + 3Cl o 17 ( có mặt NH Cl) (pH