Question

【題目】我國擁有豐富的稀土礦產(chǎn)資源，在合金中加入適量的稀土金屬，能大大改善合金的性能，因而，稀土金屬又被稱為冶金工業(yè)的維生素。鈰是一種重要的稀土元素，常見的化合價為＋3和＋4。某課題小組以平板電視顯示屏生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的大量廢玻璃粉末為原料(其中含有SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì))，制取CeO2和硫酸鐵銨礬[NH4Fe(SO4)212H2O]，流程如下：

已知：CeO2不溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿

（1）稀酸A中酸的分子式是___。濾渣2的主要成分___。(填化學(xué)式)

（2）濾液1中加入H2O2溶液的目的是___。濾渣1中加入H2O2，主要利用了H2O2的什么性質(zhì)？___。

（3）酸性條件下，H2O2、Fe3＋、CeO2三種物質(zhì)，氧化性由強(qiáng)到弱的順序是___。

（4）寫出由濾液2生成Ce(OH)4的離子方程式___。

（5）硫酸鐵銨礬[NH4Fe(SO4)212H2O]廣泛用于水的凈化處理，其凈水原理是___(用離子方程式表示)。

（6）取上述流程中所獲得的Ce(OH)4樣品5.31g，加稀H2SO4溶解后配制成100mL溶液，取出10.00mL，用濃度為0.1000 molL－1FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點時(鈰被還原為Ce3＋)，消耗25.00mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。該樣品中Ce(OH)4的純度是___。

Answer 1

【答案】H2SO4 SiO2 Fe2+氧化為Fe3+ 還原性 CeO2> H2O2> Fe3+ 4Ce3++O2+12OH-+2H2O═4Ce(OH)4↓ Fe3++3H2OFe(OH)3（膠體）+3H+ %

【解析】

反應(yīng)過程為：廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì)）中加入稀硫酸，FeO轉(zhuǎn)化為FeSO4、Fe2O3轉(zhuǎn)化Fe2(SO4)3存在于濾液1中，濾渣1為CeO2和SiO2；濾液1中加入稀硫酸和過氧化氫，被FeSO4氧化為Fe2(SO4)3，溶液1為Fe2(SO4)3溶液，加入硫酸銨混合蒸發(fā)濃縮、常溫晾干后得到硫酸鐵銨晶體；濾渣1中加入稀硫酸和H2O2，CeO2轉(zhuǎn)化為Ce3+存在于濾液2中，反應(yīng)為2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O，濾渣2為SiO2；濾液2加入NaOH并通入氧氣將Ce從+3氧化為+4后Ce3+轉(zhuǎn)化為沉淀Ce(OH)4，反應(yīng)為：4Ce3++O2+12OH-+2H2O═4Ce(OH)4↓，加熱分解Ce(OH)4得到產(chǎn)品CeO2。

（1）已知：CeO2不溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿，廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì))中SiO2也不溶于強(qiáng)酸，加入稀硫酸可將CeO2和SiO2與Fe2O3、FeO分離，稀酸為H2SO4；濾渣2為SiO2；

（2）濾液1中加入H2O2溶液的目的是使Fe2+氧化為Fe3+；濾渣1中加入H2O2，主要利用了H2O2的還原性；

（3）酸性環(huán)境下，2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，CeO2中Ce元素化合價從+4變?yōu)?/span>+3，化合價降低，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，CeO2作氧化劑，其氧化性：CeO2> H2O2，2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，H2O2中O元素的化合價從-1變?yōu)?/span>-2，化合價降低，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，H2O2作氧化劑，其氧化性：H2O2> Fe3+，所以氧化性：CeO2> H2O2> Fe3+；

（4）液2加入NaOH并通入氧氣將Ce從+3氧化為+4后Ce3+轉(zhuǎn)化為沉淀Ce(OH)4，濾液2生成Ce(OH)4的離子方程式為：4Ce3++O2+12OH-+2H2O═4Ce(OH)4↓

（5）硫酸鐵銨礬[NH4Fe(SO4)212H2O]廣泛用于水的凈化處理，Fe3+的水解生成具有吸附作用的Fe(OH)3膠體，其離子方程式為：Fe3++3H2OFe(OH)3（膠體）+3H+

（6）Ce(OH)4 ～ FeSO4

0.0025mol 0.1000mol/L-1×0.025L

所以m（Ce(OH)4 ）= 0.025mol×208g/mol = 5.2g，

產(chǎn)品中Ce(OH)4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：%。