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【概述】
氯化铈，别称三氯化铈(III)，是无水的无水氯化铈或者氯化铈的多水化合物，刺激眼睛、呼吸系统和皮肤。用于石油催化剂、汽车尾气催化剂、中间化合物等行业。也用于制金属铈等。
【理化性质】
氯化铈化学式CeCl3。分子量 246.48。无色晶体。易潮解。熔点848℃，沸点1727℃，相 对密度3.920。溶于冷水(热水中分解)、乙醇、乙酸。能与氨水、强碱、草酸铵、酸、硫化物等反应。可被氧或水蒸气分解，生成三氧化二铈。
【制备方法】
制法：将碳酸铈溶于盐酸的溶液，蒸发至干，并把残渣与氯化铵混合，在赤热下煅烧，或由草酸铈在氯化氢气流中灼烧，也可由铈的氧化物在四氯化碳的气流中灼烧等均可得。
用氯化铵直接氯化稀土氧化物得到无水氯化物的方法是一种绿色合成稀土氯化物的新方法.该方法具有效率高、流程短的优点，但对高温氯化设备的腐蚀较难解决.在低温焙烧条件下，NH4Cl 直接与CeO2 发生复分解氯化反应，主要反应按反应式(1)~(4)进行；随着温度的逐步升高，直到328℃ NH4Cl 完全分解，其热分解产物HCl 成为CeO2 的主要氯化剂，其反应主要按反应式(5)和(6)进行，随着温度进一步升高，当氯化时间延长时，气体HCl 的分压降低，部分CeCl3 被水解成CeOCl，从而降低氯化率，增加含杂量，主要以反应式(5)~(7)进行. 由此分析可知本实验的最佳工艺条件的反应机理是低温机理按反应式(1)~(4)反应.[2]
2CeO2+8NH4Cl→2CeCl3(s)+8NH3(g)+4H2O(g)+Cl2(g), (1)
CeO2(s)+2NH4Cl(s)=CeOCl(s)+1/2Cl2(g)+2NH3(g)+H2O(g), (2)
CeOCl(s)+2NH4Cl(s)=CeCl3(s)+2NH3(g)+H2O(g), (3)
2CeO2(s)+3Cl2(g)=2CeCl3(s)+2O2(g), (4)
CeOCl(s)+2HCl(g)=CeCl3(s)+H2O(g), (5)
CeO2(s)+3HCl(g)=CeCl3(s)+3/2H2O(g)+1/4O2(g), (6)
CeCl3(s)+H2O(g)=CeOCl(s)+2HCl(g). (7)
【产品鉴定】
氯化率(α, %)用EDTA容量法分析，在pH 值为5左右，用六次甲基四胺为缓冲溶液，以二甲酚橙为指示剂，用EDTA 标准溶液滴定至溶液由紫红色变为亮黄色，即为终点，平行三次滴定，取其平均值. 用X 射线衍射仪测定无水氯化物晶相，检测管压40 kV, 管流100mA, CuKα(λ=0.15406 nm)，扫描速度3º/min.
对无水氯化铈做XRD，见图. 衍射图中出现“馒头峰”，可知所测产物为非晶态无水氯化铈.
无水氯化铈的XRD衍射图谱
【应用及发展前景】
氯化铈用途：制铈和铈盐，与铝和镁作烯烃聚合的催化剂，用作稀土微量元素肥料，还可用于制治疗糖尿病、皮肤病等的药物。
用于石油催化剂、汽车尾气催化剂、中间化合物等行业。无水氯化铈是电解法和金属热还原法制备稀土金属铈的主要原料[2]。由稀土硫酸铵复盐用氢氧化钠溶解，经空气氧化，再用稀盐酸酸浸而得。用于金属的缓蚀领域。
无水氯化铈在有机合成和医药中间体合成中的应用研究正引起人们广泛兴趣。众所周知, 格氏试剂或有机锂与羰基的亲核加成反应是有机合成中的重要一步, 有着非常广泛的应用, 但是通常该反应伴随着烯醇化、还原、缩合及α, β -不饱和醛酮共扼加成等副反应的发生, 影响加成产物的产率。添加无水氯化铈后可以有效抑制这些副反应, 提高产率, 缩短反应时间。由于Ce3 +具有很强的亲氧性, 它比Li或Mg更容易与羰基上的氧原子结合, 而且有机铈试剂比有机锂和格氏试剂碱性小,易与羰基氧配位活化羰基 , 从而有利于亲核试剂对羰基的加成反应。所以有机铈可以与位阻较大的醛酮发生亲核加成反应生成对应的醇 , 通过这种方法能合成出各种三级醇。事实证明, 在无水CeCl3 存在的条件下, 烷基、环烷基、芳基、杂环芳基以及α, β -不饱和取代的酰基硅烷都能与乙烯基溴化镁进行加成反应, 并且基本上无副反应发生。随着无水氯化铈制备工艺产业化, 它在有机合成和医药中间体合应用领域显示出良好的应用前景。无水氯化铈能够促进多种有机反应及其在有机合成和医药中间体合成中的应用, 向格氏试剂或有机锂中添加无水氯化铈可以有效抑制羰基亲核加成副反应的发生, 提高产率和选择性, 通过这种方法能合成出各种三级醇, 利用有机铈还能与腈反应得到叔甲胺产品, 无水氯化铈在有机合成中具有潜在的应用价值。[3]
【参考资料】
[1]申泮文,王积涛 主编.化合物词典.上海：上海辞书出版社.2002.第177页.
[2]吴锦绣,李梅,柳召刚,胡艳宏,王觅堂.无水稀土氯化铈制备工艺研究[J].过程工程学报,2011,11(01):103-106.
[3]边占喜,郝先库,张瑞祥,刘海旺,王士智,马显东.无水氯化铈在有机合成中的应用[J].稀土,2010,31(05):76-82.