Question

16．某課題小組根據(jù)廢舊顯示屏玻璃中含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO等物質(zhì)，他們?cè)O(shè)計(jì)如下流程，以此玻璃粉末為原料，制得Ce（OH）₄和硫酸鐵銨礬[Fe₂（SO₄）₃•（NH₄）₂SO₄•24H₂O]．

已知：
Ⅰ．酸性條件下，鈰在水溶液中有Ce³⁺、Ce⁴⁺兩種主要存在形式，Ce⁴⁺有較強(qiáng)氧化性；
Ⅱ．CeO₂不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液．
回答以下問(wèn)題：
（1）反應(yīng)①加NaOH溶液，玻璃粉末中的SiO₂（寫(xiě)化學(xué)式）轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)．
（2）反應(yīng)②中H₂O₂的作用是氧化Fe²⁺使之轉(zhuǎn)化為Fe³⁺．
（3）反應(yīng)③的離子方程式是2CeO₂+6H⁺+H₂O₂=2Ce³⁺+4H₂O+O₂↑．
（4）操作①的步驟是蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．
操作②的名稱(chēng)是分液．
若過(guò)濾操作使用下圖裝置，圖中存在的錯(cuò)誤是未用玻璃棒引流，漏斗的下端口沒(méi)有緊靠燒杯內(nèi)壁．

（5）已知有機(jī)物 HT 能將Ce³⁺從水溶液中分離出來(lái)，該過(guò)程可表示為：2Ce³⁺（水層）+6HT（有機(jī)層）?2CeT₃（有機(jī)層）+6H⁺（水層）從平衡角度解釋?zhuān)合?CeT₃ （有機(jī)層）加入H₂SO₄ 獲得較純的含Ce³⁺的水溶液的原因是混合液中加入H₂SO₄使c（H⁺）增大，平衡向形成Ce³⁺水溶液方向移動(dòng)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行萃取分液操作必需的儀器有鐵架臺(tái)（含鐵圈）、分液漏斗和燒杯，振蕩，靜置，當(dāng)液體分層后，接下來(lái)的操作是打開(kāi)分液漏斗上口塞子（或?qū)⒎忠郝┒飞峡谌�子凹槽�?duì)準(zhǔn)漏斗口頸上小孔），先打開(kāi)活塞放出下層液體，后將上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中．
（6）流程中有一種試劑可以循壞使用，這種試劑是有機(jī)物 HT．

Answer 1

分析 將玻璃粉末（SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO）溶于NaOH溶液，SiO₂和NaOH反應(yīng)生成可溶性的Na₂SiO₃，F(xiàn)e₂O₃、CeO₂、FeO和NaOH不反應(yīng)，然后采用過(guò)濾方法分離，則濾液A中含有NaOH、Na₂SiO₃，濾渣A中含有Fe₂O₃、CeO₂、FeO；
向?yàn)V渣中加入稀硫酸，CeO₂不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液，所以Fe₂O₃、FeO溶于稀硫酸，采用過(guò)濾方法得到濾渣B為CeO₂，濾液B中含有Fe₂（SO₄）₃、FeSO₄，向?yàn)V液中加入雙氧水，雙氧水將亞鐵離子氧化為鐵離子，得到溶液C為Fe₂（SO₄）₃，向溶液C中加入硫酸銨并加熱得到Fe₂（SO₄）₃•（NH₄）₂SO₄，然后采用蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥方法得到硫酸鐵銨釩；
向?yàn)V渣CeO₂中加入稀硫酸、雙氧水，發(fā)生反2CeO₂+6H⁺+H₂O₂=2 Ce³⁺+4H₂O+O₂↑，得到Ce³⁺溶液，然后采用有機(jī)物 HT 能將Ce³⁺從水溶液中分離出來(lái)得到Ce³⁺濃溶液，然后加入堿并通入氧氣得到Ce（OH）₄，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）（1）SiO₂屬于酸性氧化物，能溶于強(qiáng)堿溶液，所以反應(yīng)①加NaOH溶液，玻璃粉末中的SiO₂ 轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)；
故答案為：SiO₂；
（2）反應(yīng)②中H₂O₂具有強(qiáng)氧化性，二價(jià)鐵離子具有還原性，所以雙氧水能氧化還原性Fe²⁺使之轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；
故答案為：氧化Fe²⁺使之轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；
（3）Ce⁴⁺有較強(qiáng)氧化性，酸性條件下，CeO₂能被雙氧水還原生成Ce³⁺，反應(yīng)③的離子方程式是2CeO₂+6H⁺+H₂O₂=2 Ce³⁺+4H₂O+O₂↑；
故答案為：2CeO₂+6H⁺+H₂O₂=2Ce³⁺+4H₂O+O₂↑；
（4）溶液C為Fe₂（SO₄）₃，向溶液C中加入硫酸銨并加熱得到Fe₂（SO₄）₃•（NH₄）₂SO₄，然后經(jīng)過(guò)操作①蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥方法得到硫酸鐵銨釩；經(jīng)過(guò)操作②得到水相和有機(jī)相，故為分液；由圖可知，操作錯(cuò)誤的是過(guò)濾未用玻璃棒引流，漏斗的下端口沒(méi)有緊靠燒杯內(nèi)壁；
故答案為：蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥；分液；未用玻璃棒引流，漏斗的下端口沒(méi)有緊靠燒杯內(nèi)壁；
（5）混合液中加入H₂SO₄使c（H⁺）增大，平衡向形成Ce³⁺水溶液方向移動(dòng)；分液還需要的儀器是分液漏斗和燒杯，其操作方法是打開(kāi)分液漏斗上口塞子（或?qū)⒎忠郝┒飞峡谌�子凹槽�?duì)準(zhǔn)漏斗口頸上小孔），先打開(kāi)活塞放出下層液體，后將上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中；
故答案為：混合液中加入H₂SO₄使c（H⁺）增大，平衡向形成Ce³⁺水溶液方向移動(dòng)；分液漏斗和燒杯；打開(kāi)分液漏斗上口塞子（或?qū)⒎忠郝┒飞峡谌�子凹槽�?duì)準(zhǔn)漏斗口頸上小孔），先打開(kāi)活塞放出下層液體，后將上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中；
（6）由流程可知，用有機(jī)物HT 能將Ce³⁺從水溶液中分離出來(lái)，分液后有機(jī)層含有有機(jī)物HT，可循環(huán)使用；
故答案為：有機(jī)物HT．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，涉及基本實(shí)驗(yàn)操作、鹽類(lèi)水解、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，明確流程圖中物質(zhì)的性質(zhì)、基本操作方法是解本題關(guān)鍵，注意結(jié)合題給信息解答問(wèn)題，題目難度中等．