Question

【題目】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)）。某課題小組以此粉末為原料，設(shè)計(jì)如下工藝流程對(duì)資源進(jìn)行回收，得到Ce(OH)4和硫酸鐵銨礬：

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，Ce3+易水解，Ce4+有較強(qiáng)氧化性；

Ⅱ．CeO2不溶于稀硫酸；

Ⅲ．硫酸鐵銨礬［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O］廣泛用于水的凈化處理。

（1）濾液A的主要成分 （填寫(xiě)化學(xué)式）。

（2）寫(xiě)出反應(yīng)①的離子方程式 。

（3）反應(yīng)①之前要洗滌濾渣B，對(duì)濾渣B進(jìn)行洗滌的實(shí)驗(yàn)操作方法是 。

（4）稀土元素的提純，還可采用萃取法。已知化合物HT作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來(lái)，過(guò)程表示為Ce2(SO4)3 (水層)+ 6HT(有機(jī)層)2CeT3 (有機(jī)層）+3H2SO4(水層) ，分液得到CeT3 (有機(jī)層），再加入H2SO4 獲得較純的含Ce3+的水溶液�？蛇x擇硫酸作反萃取劑的原因是 。

（5）用滴定法測(cè)定制得的Ce(OH)4產(chǎn)品純度。

所用FeSO4溶液在空氣中露置一段時(shí)間后再進(jìn)行滴定，則測(cè)得該Ce(OH)4產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 。（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）

（6）已知Fe3+沉淀的pH范圍：2.2～3.2，F(xiàn)e2+沉淀的pH范圍：5.8～7.9，Zn2+沉淀的pH范圍：5.8～11.0，pH>11時(shí)Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2－�，F(xiàn)用FeSO4溶液（含有ZnSO4雜質(zhì)）來(lái)制備硫酸鐵銨礬。實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑： KMnO4溶液、30%H2O2、 NaOH溶液、飽和石灰水、稀H2SO4溶液、稀鹽酸。

實(shí)驗(yàn)步驟依次為：

向含有ZnSO4雜質(zhì)的FeSO4溶液中，加入足量的NaOH溶液至pH>11， ；

② ；

③向②中得到的溶液中加入硫酸銨溶液， ，過(guò)濾、洗滌、常溫晾干，得硫酸鐵銨晶體(NH4) Fe(SO4)2·12H2O。

Answer 1

【答案】（1）Na2SiO3；（2）2CeO2 + H2O2 + 6H+ ==2Ce3+ +O2↑+4 H2O；（3）沿玻璃棒向漏斗中加蒸餾水至沒(méi)過(guò)沉淀，待水自然流下，重復(fù)2~ 3次；（4）加入硫酸，可使平衡向左進(jìn)行，使Ce3+進(jìn)入水層；（5）偏大；（6）①過(guò)濾、洗滌；②將沉淀溶解在足量的稀硫酸中，并加入適量30%H2O2溶液，充分反應(yīng)；③蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶。

【解析】

試題分析：（1）Fe2O3、FeO屬于堿性氧化物，根據(jù)流程圖，CeO2不與NaOH反應(yīng)，因此濾液A成分是Na2SiO3；(2)CeO2不同于硫酸，則濾渣B為CeO2，Ce4＋具有強(qiáng)氧化性，CeO2＋H＋＋H2O2→Ce3＋＋O2↑＋H2O然后根據(jù)化合價(jià)的升降進(jìn)行配平，因此：2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O；(3)對(duì)濾渣進(jìn)行洗滌方法是：沿玻璃棒向漏斗中加蒸餾水至沒(méi)過(guò)沉淀，待水自然流下，重復(fù)2~ 3次；（4）使用硫酸增加生成物的濃度，促使反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，讓Ce3＋進(jìn)入水層；(5)FeSO4中Fe2＋容易被空氣中氧氣所氧化，因此滴定中消耗FeSO4量增多，即Ce(OH)4的產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；(6)①pH>11，Zn2＋、Fe2＋全部轉(zhuǎn)化成沉淀，然后過(guò)濾、洗滌；②將沉淀溶解在足量的稀硫酸中，并加入適量30%H2O2溶液，充分反應(yīng)；③蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶。