《稀土元素的反应》ppt课件

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1、稀土元素组成稀土元素就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。一般用符号RE表示。稀土元素的化学反应化学与环境工程学院专业：应用化学稀土元素在周期表中的位置稀土名字的由来：以氧化物的形式从当时认为是相当稀少的矿物中发现，所以称为稀土，类似于苦土MgO，锆土ZrO2等。习惯使用到今天。其实稀土不稀也不土：不稀：现已探明稀土元

2、素的丰度比一些普通元素还要高。不土：稀土元素除可以氧化物存在，还可以盐类等形式存在。稀土元素存在的状态由于稀土元素原子结构的相似性，在地球化学上它们紧密结合共生于相同的矿中。它们在矿中的存在有三种情况：（１）参与矿物晶格是矿物不可缺少的部分，即形成稀土矿。如：独居石（Ce,YPO4),氟碳铈矿（CeCO3F)（２）以类质同晶置换（钙，锶、钡、锰、锆、钍）的形式分散在造岩矿中。如磷灰石，钛铀矿等。（３）呈吸附状态存在于粘土矿、云母等矿中。（1）储量大。（2）分布广。（3）类型多。（4）矿种全。（5）综合利用价值高。我国稀土资源的分布特点稀土金属的制备稀土金属的制备1.金属的热还原法

3、稀土金属如钐、铕和重稀土金属2.熔盐电解法镧、铈等轻稀土金属稀土金属的制备1.金属的热还原法氟化物金属热还原法氯化物金属热还原法氧化物金属热还原法2电解法制取稀土金属氯化物熔盐体系氧化物-氟化物熔盐体系所选用的熔盐体系应具备下述条件:(1)体系中其它盐的分解电压要比稀土盐的分解电压高(至少要差0.2V)，否则，在阴极析出稀土的同时，其它金属也析出。(2)熔盐体系要有良好的导电性，熔化温度要低于操作温度，粘度要小。(3)稀土金属在其熔盐中的溶解度尽可能小，以提高电流效率。电解法是在一定形式的电解槽中进行的。电解槽采用钢、石墨、耐火材料、钼等材料制成。在设计中，一般以电解槽为阴极，石

4、墨为阳极(因它耐氯和氧的作用)。实验室或制备高纯金属时，采用钼或钨为阴极。工业上也有采用铁为阴极的。所取用的电极材料取决于所制备金属的纯度、价格和数量。（1）氯化物熔盐体系的电解稀土氯化物熔盐电解的基本反应如下：在阴极发生还原反应:但Sm3+、Eu3+等离子在阴极先发生不完全的还原反应:在阳极发生氧化反应:（2）氧化物–氟化物熔盐体系的电解此法是把稀土氧化物溶解在氟化物的熔盐体系中进行电解的。选择氟化物熔盐体系电解时应考虑到：1.盐的挥发性要小2.稀土氧化物在其中的溶解度要大3熔盐的分解电压较稀土氧化物高，即在电解时，阴离子在阳极不被氧化，阳离子在阴极不析出。所以熔盐体系是由氟化

5、物组成的，不应采用氯化物(氯在氧化物电解前先析出)。在氟化物中，只有LiF、CaF2、BaF2比稀土氟化物稳定，分解电压高，在电解时不先被还原，故氟化物的熔盐体系是由REF3-LiF或REF3-CaF2(或BaF2)组成的。稀土金属的化学性质稀土与非金属作用稀土与金属作用稀土与水、酸作用1.与氧作用2.与氢作用3.与碳、氮作用4.与硫作用5.与卤素作用稀土金属几乎能同所有的金属元素作用，生成组成不同的金属间化合物水稀盐酸、硫酸、硝酸，氢氟酸和磷酸显色反应1)稀土金属与氧作用稀土金属在室温下，能与空气中的氧作用，其稳定性随原子序数增加而增加。首先在其表面上氧化，继续氧化的程度，依据

6、所生成的氧化物的结构性质不同而异。如镧、铈和镨在空气中氧化速度较快，易失去金属光泽，而钕、钐和重稀土金属的氧化速度较慢，甚至能较长时间保持金属光泽。铈的氧化性质与其它稀土金属差别较大，铈氧化首先生成Ce2O3，继续氧化则生成CeO2，这也是铈具有自燃性的原因。其它稀土金属则没有这一特性，这是因为在金属铈的表面上，氧化生成立方结构的Ce2O3，当其继续氧化时，由于CeO2比金属铈和Ce2O3的摩尔体积都小，会生成疏松且具有裂纹的CeO2，这是金属铈不同于其它稀土金属而易氧化的原因。所有稀土金属在空气中，加热至180~200℃时，迅速氧化且放出热量。铈生成CeO2，镨生成Pr6O11

7、(Pr2O3·4PrO2)，铽则生成Tb4O7(Tb2O3·2TbO2)，其它稀土金属则生成RE2O3型氧化物。(2)稀土金属与氢作用稀土金属在室温下能吸收氢，温度升高吸氢速度加快。当加热至250~300℃时，则能激烈吸氢，并生成组成为REHx(X=2~4)型的氢化物。在真空中，加热至1000℃以上，可以完全释放出氢。这一特殊性质常用于稀土金属粉末的制取。稀土氢化物在潮湿空气中不稳定，易溶于酸和被碱所分解。(3)稀土金属与碳、氮作用无论是熔融状态还是固态稀土金属，在高温下与碳、氮