14—15年稀土复习思考题(2)

2019-07-13 17:31

稀土生产中采用的分离方法(湿法生产工艺)有:

(1)分步法;分步法是利用化合物在溶剂中溶解的难易程度(溶解度)上的差别来进行分离和提纯的。(备注:方法操作程序是将含有两种稀土元素化合物先以适宜溶剂溶解后,加热浓缩,溶液中一部分元素化合物析出来(结晶或沉淀)。析出物中,溶解度较小稀土元素得到富集,溶解度较大点稀土元素在溶液中也得到富集。因为稀土元素之间溶解度差别很小,必须重复操作多次才能将这两种稀土元素分离开来,因而这一件非常困难工作。)

(2)离子交换法;首先将阳离子交换树脂填充于柱子内,再将待分离的混合稀土吸附在柱子入口处的那一端,然后让淋洗液从上到下流经柱子。形成了络合物的稀土就脱离离子交换树脂而随淋洗液一起向下流动。流动的过程中稀土络合物分解,再吸附于树脂上。就这样,稀土离子一边吸附、脱离树脂,一边随着淋洗液向柱子的出口端流动。由于稀土离子与络合剂形成的络合物的稳定性不同,因此各种稀土离子向下移动的速度不一样,亲和力大的稀土向下流动快,结果先到达出口端。

(3)溶剂萃取法。利用有机溶剂从与其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分离出来的方法

15、 常用的稀土金属提取方法有哪些?一般采用的提取原

料是什么?制备稀土的流程有哪些?

答:常用的提取方法有1)熔盐电解法 (2)真空热还原法

一般采用的原料是稀土的氯化物和氟化物。

稀土选矿,稀土冶炼(包括稀土元素的分解和分离),稀土金属制备

16、 稀土元素的金属活泼顺序为?

答:稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素。在17个稀土元素当中,按金属的活泼次序排列,由钪,钇、镧递增,由镧到镥递减,即镧元素最活泼。

17、 金属铈为何会自燃?

答:稀土金属铈的燃点很低,为160℃。铈最初氧化生成Ce2O3 ,它很容易继续氧化生成CeO2。铈之所以会自燃是因为开始在金属表面氧化生成立方结构的Ce2O3,当它继续氧化时,则会生成疏松且有裂纹的CeO2。由于CeO2比金属铈和Ce2O3的摩尔体积都小,所以致密的金属铈在空气中会自燃。

18、 铈、镨、铽的氧化物分子式为?其他稀土元素的氧化物

通式为?

答:铈:CeO2;镨:PrO2;铽:TbO2;

其他稀土元素的氧化物的通式:RE2O3

19、 什么叫发光?根据发光持续时间的长短把固体发光区

分为几种类型?

答:发光就是指物体不经过热阶段而将其内部以某种方式吸收的能量直接转换为非平衡辐射的现象。

根据发光持续时间的长短把固体发光区分为荧光和磷光两种 。发光持续时间小于10-8秒的称荧光,大于10-8秒的称磷光 ,相应的发光体分别称为荧光体和磷光体

20、 固体发光物质的组成主要是由哪几部分组成?

答:固体发光物质的组成主要是由基质(作为材料主体的化合物)、激活剂(少量的作为发光中心的掺杂离子)和敏化剂所组成。

21、 固体中的发光过程大致分为哪两大类 ?

答:1) 分立中心的发光 。发光的全部过程都局限在单个中心的内部(单分子过

程)。这是在绝缘体发光中的主要类型。

2) 复合发光 。发光过程中经过电离(电子脱离母体或发光中心),电子同电离中心复合而发光(双分子过程)。 这类发光多见于半导体,它受到激发后,掺杂离子或基质离子都可能被电离。

22、 固体发光激发方式主要有哪几类 ?

答: ① 射线的激发。可分为:(a)电磁波激发包括光频、X 射线及γ射线等各个

波段的电磁波都可激发发光体。(b)粒子激发主要是带电粒子,如电子、质子及离子等轰击发光体形成的激发。

② 电激发。在发光体内直接将电能转换为光能。电致发光一般要求发光体有足够的导电性。

③ 化学发光。化学反应中释放出来的能量也可在一定条件下激发材料,使材料发光。

④ 摩擦发光及结晶发光。这是在机械压力下晶体破裂所引起的闪光及晶体从溶液或熔体中生长时的发光。

⑤ 生物发光。在生物体内由于生命过程中的变化所产生的发光。 根据激发方式固体发光可分三种类型

①光致发光 ,发光材料在可见光 、紫外线或X射线照射下产生的发光。 ②场致发光,又称电致发光,是利用直流或交流电场能量来激发发光。 ③阴极射线致发光,以电子束使磷光物质激发发光。

23、 固体发光的两个基本特征是什么?

答:(1)任何物体在一定温度下都有热辐射,发光是物体吸收外来能量后所发出

的总的辐射中超出热辐射部分;

(2)当外界激发源对固体的作用停止后,发光还延续一段时间,称为余辉。

不同材料在不同激发方式下的发光过程可以很不相同,但有一个共同点:都是固体从高激发态到低激发态(特别是基态)的电子跃迁中释放能量的一个方式。

24、 什么叫能带、价带、导带和禁带?

答:晶体的基本特征是微粒按一定的规律呈周期性的排列。在晶体内部原子间存在着较强的相互作用,这导致了原子能级的变化。这种变化主要表现为形成了许多相近能级组成的共同能级,它们在能量坐标上占有一定的宽度,这种我们称为能带。

能带可以分成价带和导带。

价带是指基态下晶体未被激发的电子所具有的能量水平,或者说在正常状态下电子占据价带。

导带对应于激发态下晶体中被激发电子所具有的能量水平。被激发的电子占据导带,可以在晶体内自由流动成为自由电子。

在价带和导带之间还存在一个禁带。电子只能在导带和价带之间跃迁,而不能在禁带中滞留。

25、 根据研究光谱方法的不同,习惯上把光谱学区分为哪几

类?其中发射光谱还可以区分为?

答:可分为发射光谱学、吸收光谱学与散射光谱学。

发射光谱还可以区分为三种不同类别的光谱:线状光谱、带状光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子,带状光谱主要产生于分子,连续光谱则

主要产生于白炽的固体或气体放电

26、 什么叫基态光谱项?解释2S+1LJ中的各个符号的意义?

答:原子的基态光谱项是由原子外层电子的组态的耦合决定的。而基态原子的电子层构型是由主量子数n和角量子数l所决定。所以光谱项就是通过角量子数l和磁量子数m以及它们之间的不同组合来表示与电子排布相联系的能级关系的一种符号。

L是总轨道量子数的最大值即L=∑m 。

S为原子或离子的总自旋量子数沿z轴磁场方向的最大值S=∑ms J是原子或离子的总内量子数,她表示轨道和自旋角动量总和的大小

若4f电子数<7(从La3+到Eu3+前J的取值为|L+S|,|L+S|-1,|L+S|-2,……|L-S|

基态J值由一下方法确定,即当

若4f电子数<7(从La3+到Eu3+前7个离子),为正光谱项,其J越小能量越低,故基态J=|L-S|。

若4f电子数>7(从Gd3+Lu3+8个离子),为反光谱项,其J越大能量越低,故基态J=|L+S|。

7个离子),其J=L-S。

若4f电子数>7(从Gd3+Lu3+8个离子),其J=L+S。

27、 通过具体推导,写出Eu3、 Tb3+、Gd3、Ce3+ 、Dy3+ 、

Sm3+的光谱项及支项?

答:(1) Eu3+最外层有6个4f电子。L=∑m=3+2+1+0-1-2=3。则其磁量子数为3,对应的光谱符号为F。S=∑ms =3。因为4f电子数小于7,


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