Question

20．氫氧化鈰用作熒光屏添加劑，可改變熒光玻璃的韌性、強度及其它光學(xué)性質(zhì)．以廢舊玻璃粉末（含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO的物質(zhì)）為原料，制備Ce（OH）₄的工藝流程如圖所示：

已知：
①CeO₂難溶于稀硫酸，也難溶于NaOH溶液；
②酸性條件下，Ce⁴⁺有較強氧化性；
③萃取是分離稀土元素的常用方法．流程圖中的“HT”代表一種有機化合物，作用是將鈰離子從水溶液中萃取出來，這個過程表示為：Ce³⁺（水層）+3HT（有機層）?CeT₃（有機層）+3H⁺（水層）
回答以下問題：
（1）反應(yīng)I的離子方程式是SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．
（2）操作Ⅰ、Ⅱ都是“過濾，洗滌”．操作Ⅱ中的“洗滌”的目的主要是為了除去Fe³⁺、Fe²⁺（填離子符號），洗滌沉淀的操作方法是過濾器加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下，重復(fù)操作2-3次，直至洗滌干凈即可．
（3）反應(yīng)Ⅲ中H₂O₂的作用是做還原劑，將CeO₂轉(zhuǎn)化為Ce³⁺．
（4）操作Ⅲ的名稱是萃取、分液．
（5）流程圖中的“反萃取劑”可選擇硫酸，加入CeT₃ （有機層）以獲得較純的含Ce³⁺的水溶液．

Answer 1

分析 廢舊玻璃粉末用氫氧化鈉溶液溶解，二氧化硅能與氫氧化鈉溶液，而Fe₂O₃、CeO₂、FeO不反應(yīng)，過濾分離，濾液A中主要為偏鋁酸鈉，濾渣A為Fe₂O₃、CeO₂、FeO等，再用硫酸溶解濾渣，F(xiàn)e₂O₃、FeO反應(yīng)，而CeO₂不反應(yīng)，過濾得到濾液B中主要含有硫酸鐵、硫酸亞鐵，濾渣B為CeO₂，洗滌除去附著的Fe³⁺、Fe²⁺等，濾渣B中加入硫酸、過氧化氫，二酸性條件下，Ce⁴⁺有較強氧化性，得到Ce³⁺的稀溶液，加入HT進(jìn)行萃取，再進(jìn)行分液，有機層中加入反萃取劑得到Ce³⁺的濃溶液，根據(jù)平衡移動原理，反萃取劑應(yīng)為酸，加入堿，然后氧化得到Ce（OH）₄．

解答 解：廢舊玻璃粉末用氫氧化鈉溶液溶解，二氧化硅能與氫氧化鈉溶液，而Fe₂O₃、CeO₂、FeO不反應(yīng)，過濾分離，濾液A中主要為偏鋁酸鈉，濾渣A為Fe₂O₃、CeO₂、FeO等，再用硫酸溶解濾渣，F(xiàn)e₂O₃、FeO反應(yīng)，而CeO₂不反應(yīng)，過濾得到濾液B中主要含有硫酸鐵、硫酸亞鐵，濾渣B為CeO₂，洗滌除去附著的Fe³⁺、Fe²⁺等，濾渣B中加入硫酸、過氧化氫，酸性條件下，Ce⁴⁺有較強氧化性，過氧化氫作還原劑，將CeO₂轉(zhuǎn)化為Ce³⁺的稀溶液，加入HT進(jìn)行萃取，再進(jìn)行分液，有機層中加入反萃取劑得到Ce³⁺的濃溶液，根據(jù)平衡移動原理，反萃取劑應(yīng)為酸，加入堿，然后氧化得到Ce（OH）₄．
（1）反應(yīng)I的離子方程式是：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（2）操作Ⅱ中的“洗滌”的目的主要是為了除去Fe³⁺、Fe²⁺等，洗滌沉淀的操作方法是：過濾器加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下，重復(fù)操作2-3次，直至洗滌干凈即可，
故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺；向過濾器加蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下，重復(fù)操作2-3次，直至洗滌干凈即可；
（3）反應(yīng)Ⅲ中H₂O₂的作用是：做還原劑，將CeO₂轉(zhuǎn)化為Ce³⁺，
故答案為：做還原劑，將CeO₂轉(zhuǎn)化為Ce³⁺；
（4）操作Ⅲ是從將鈰離子從水溶液中萃取出來，并進(jìn)行與水層進(jìn)行分離，進(jìn)行的操作為：萃取、分液，
故答案為：萃取、分液；
（5）加入CeT₃ （有機層）加入反萃取劑以獲得較純的含Ce³⁺的水溶液，根據(jù)平衡移動原理，反萃取劑應(yīng)為酸，可以為硫酸，
故答案為：硫酸．

點評 本題考查物質(zhì)準(zhǔn)備工藝流程，關(guān)鍵是對工藝流程圖的理解，熟練掌握元素化合物知識，側(cè)重考查學(xué)生分析能力、信息獲取與知識遷移運用能力，理解掌握物質(zhì)分離提純常用方法，難度中等．