Question

【題目】二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物，平板電視顯示屏生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì)）。某課題組以此粉末為原料，設(shè)計(jì)如下工藝流程對(duì)資源進(jìn)行回收，得到純凈的CeO2和硫酸鐵銨晶體。

已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

(1)稀酸A的分子式是_____________________。

(2)濾液1中加入H2O2溶液的目的是__________________。

(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明濾液1中含有Fe2+_____________________。

(4)已知Fe2+溶液可以和難溶于水的FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4,書寫該反應(yīng)的離子方程式____________。

(5)由濾液2生成Ce(OH)4的離子方程式__________________。

(6)硫酸鐵銨晶體[Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·3H2O]廣泛用于水的凈化處理，但其在去除酸性廢水中的懸浮物時(shí)效率降低，其原因是___________________。

(7)取上述流程中得到的Ce(OH)4產(chǎn)品0.531 g，加硫酸溶解后，用濃度為0.l000mol·L-1FeSO 4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)（鈰被還原為Ce3+ )，消耗25.00 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。該產(chǎn)品中Ce(OH)4的質(zhì)置分?jǐn)?shù)為_______(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】 H2SO4 使Fe2+氧化為Fe3+ 取少許濾液1，滴加鐵氰化鉀溶液，有藍(lán)色沉淀生成，則證明濾液1中有Fe2+。或其他合理答案 Fe2+ +2FeO(OH) === Fe3O4 +2H+ 4Ce 3 ++ O2 +12OH－+2H2O ==4Ce(OH)4↓ Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+，酸性廢水抑制Fe3+的水解（或水解平衡逆向移動(dòng)），使其不能生成有吸附作用的Fe(OH)3膠體 0.98或98%

【解析】已知CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液，因此玻璃粉末溶于稀硫酸中氧化鐵、氧化亞鐵溶解得到濾液1，加入雙氧水將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，然后加入硫酸銨通過(guò)蒸發(fā)濃縮即可得硫酸鐵銨晶體到；二氧化硅和二氧化鈰不溶，即濾渣1是二氧化硅和二氧化鈰，加入稀硫酸和雙氧水，得到Ce3＋的溶液，說(shuō)明二氧化鈰和雙氧水發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，濾渣2是二氧化硅。濾液2中加入氫氧化鈉并通入氧氣生成Ce(OH)4，加熱分解得到二氧化硅。

(1)根據(jù)以上分析可知稀酸A是硫酸，的分子式是 H2SO4；(2)濾液1中含有亞鐵離子，加入H2O2溶液的目的是使Fe2+氧化為Fe3+；(3)亞鐵離子能與鐵氰化鉀溶液反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，因此證明濾液1中含有亞鐵離子的實(shí)驗(yàn)操作是：取少許濾液1，滴加鐵氰化鉀溶液，有藍(lán)色沉淀生成，則證明濾液1中有Fe2+；(4)已知Fe2+溶液可以和難溶于水的FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4,根據(jù)電子得失守恒和原子守恒可知該反應(yīng)的離子方程式為Fe2++2FeO(OH)＝Fe3O4 +2H+；(5)由濾液2生成Ce(OH)4的反應(yīng)物是氫氧化鈉、氧氣和Ce3＋，因此反應(yīng)的離子方程式為4Ce3++ O2 +12OH－+2H2O＝4Ce(OH)4↓；(6)由于Fe3++3H2OFe(OH)3 + 3H+，酸性溶液中氫離子濃度大，廢水抑制Fe3+的水解（或水解平衡逆向移動(dòng)），使其不能生成有吸附作用的Fe(OH)3膠體，所以效率會(huì)降低；(7)根據(jù)電子得失守恒可知

Ce(OH)4 ～～～～FeSO4

0.0025mol 0.1000mol/L×0.025L

所以m[Ce(OH)4 ]=0.0025mol×208g/mol=0.52g，產(chǎn)品中Ce(OH)4 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。