Question

【題目】鈰及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。以某玻璃廢料（主要成分為CeO2、SiO2、Fe2O3、FeO等）為原料制備CeO2和NH4Fe(SO4)2·12H2O（硫酸鐵銨晶體），其流程如下（已知CeO2既不溶于稀硫酸，也不溶于氫氧化鈉溶液）：

回答下列問題：

(1)浸取玻璃廢料選用的“稀酸A”為____________（填“稀硫酸”或“稀鹽酸”）。

(2)向濾渣1加入H2O2的目的是_________（用離子方程式表示）。為了提高溶解“濾渣1”的速率，常釆用加熱措施，但溫度高于60℃時溶解速率減慢，其主要原因是____________。

(3)為了不引入雜質，所選用固體1的化學式為_______________。

(4)制備2mol CeO2需要NaClO的質量為____________。

(5)鋅鈰液流電池放電時的工作原理如圖所示。

①放電時電池的總離子反應方程式為____________________。

②充電時，當a極增重6.5g時，有_________mol離子通過交換膜以平衡電荷。

Answer 1

【答案】稀硫酸 溫度過高，加快分解 0.2

【解析】

先用稀酸A溶解玻璃廢料，根據(jù)后續(xù)流程產(chǎn)物可知稀酸A為稀硫酸，濾渣1為CeO2和SiO2，濾液1中主要金屬陽離子為Fe2+、Fe3+；濾渣1中加入稀硫酸酸化的H2O2，將CeO2還原為Ce3+，得到含Ce3+的濾液，加入次氯酸鈉將Ce3+氧化生成Ce(OH)4，加熱得到純凈的CeO2；濾液中加入雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子，加入硫酸銨固體同時蒸發(fā)濃縮、常溫晾干得到硫酸鐵銨晶體。

(1)根據(jù)分析可知稀酸A為稀硫酸；

(2)濾渣1中加入雙氧水將CeO2還原為Ce3+，根據(jù)電子守恒和電荷守恒可知離子方程式為；溫度過高會使雙氧水分解加快，導致溶解速率減慢；

(3)為了不引入新的雜質，固體1應為(NH4)2SO4；

(4)由Ce3+→Ce(OH)4→CeO2，Ce元素化合價升高1價，所以制備2mol CeO2需要2mol電子，NaClO在反應過程中被還原成Cl-，化合價降低2價，轉移2mol電子所需的NaClO的物質的量為1mol，質量為1mol×74.5g/mol=74.5g；

(5)①據(jù)圖可知a電極Zn被氧化成Zn2+，為負極，b電極Ce4+被還原成Ce3+，為正極，所以電池的總離子反應方程式為：；

②充電時，a電極發(fā)生反應Zn2++2e-=Zn，增重6.5g，即生成0.1mol Zn，轉移電子為0.2mol，交換膜為質子交換膜只允許氫離子通過，所以有0.2mol H+通過交換膜以平衡電荷。