Question

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)過程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末（含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂等物質(zhì)）．某課題以此粉末為原料，資源回收的工藝流程如下：

（1）寫出第①步反應(yīng)的離子方程式

 

．
（2）洗滌濾渣B的目的是為了除去

 

（填離子符號），檢驗(yàn)該離子是否洗凈的方法是

 

．
（3）寫出第③步反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（4）制備綠礬（FeSO₄?7H₂O）時(shí)，向Fe₂（SO₄）₃溶液中加入過量鐵屑，充分反應(yīng)后，經(jīng)過濾得到FeSO₄溶液，再經(jīng)

 

、

 

、過濾、洗滌、干燥等操作步驟得到綠礬．
（5）取上述流程中得到的Ce（OH）₄產(chǎn)品（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97%）1.0g，加硫酸溶解后，用0.1000mol/LFeSO₄溶液滴定至終點(diǎn)（鈰被還原成Ce³⁺），則需準(zhǔn)確滴加標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為

 

mL．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：流程分析：第①步反應(yīng)廢玻璃粉末加氫氧化鈉溶液后過濾，得到濾渣A的成分是Fe₂O₃、CeO₂；濾渣A（Fe₂O₃、CeO₂）加稀硫酸后過濾得濾液B是硫酸鐵溶液，濾渣B的成分是CeO₂；第③步反應(yīng)CeO₂與H₂O₂和稀H₂SO₄反應(yīng)生成Ce³⁺和O₂；第④步反應(yīng)Ce³⁺加堿生成Ce（OH）₃懸濁液；第⑤步反應(yīng)Ce（OH）₃懸濁液被氧化生成Ce（OH）₄．
（1）根據(jù)廢玻璃粉末的成分（含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂等物質(zhì)），可知能與氫氧化鈉反應(yīng)的只有二氧化硅．其離子方程式為SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（2）經(jīng)分析濾渣A的成分是Fe₂O₃、CeO₂；第②步反應(yīng)Fe₂O₃與稀硫酸作用生成Fe₂（SO₄）₃，洗滌濾渣B的目的顯然是為了除去 Fe³⁺，檢驗(yàn)鐵離子是否洗凈的方法是取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現(xiàn)紅色，則已洗凈；否則未洗凈；
（3）第③步反應(yīng)CeO₂與H₂O₂和稀H₂SO₄反應(yīng)生成Ce³⁺，Ce元素由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)，被還原；則H₂O₂應(yīng)被氧化生成O₂，然后配平得出第③步反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）綠礬（FeSO₄?7H₂O）是結(jié)晶水合物，固體加熱易分解；故由FeSO₄溶液制備綠礬（FeSO₄?7H₂O）時(shí)，應(yīng)經(jīng) 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作步驟得到；
（5）由已知條件：取上述流程中得到的Ce（OH）₄產(chǎn)品（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97%）1.0g，加硫酸溶解后，用0.1000mol/LFeSO₄溶液滴定至終點(diǎn)，鈰被還原成Ce³⁺）則Fe²⁺，被氧化為Fe³⁺，根據(jù)守恒列式計(jì)算可得需準(zhǔn)確滴加標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積．

解答： 解：（1）根據(jù)廢玻璃粉末的成分（含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂等物質(zhì)），可知能與氫氧化鈉反應(yīng)的是二氧化硅．其離子方程式為SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O．
故答案為：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（2）經(jīng)分析濾渣A的成分是Fe₂O₃、CeO₂；第②步反應(yīng)Fe₂O₃與稀硫酸作用生成Fe₂（SO₄）₃，洗滌濾渣B的目的顯然是為了除去 Fe³⁺，檢驗(yàn)鐵離子是否洗凈的方法是取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現(xiàn)紅色，則已洗凈；否則未洗凈．
故答案為：Fe³⁺；取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現(xiàn)紅色，則已洗凈；否則未洗凈；
（3）第③步反應(yīng)CeO₂與H₂O₂和稀H₂SO₄反應(yīng)生成Ce³⁺，Ce元素由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)，被還原；則H₂O₂應(yīng)被氧化生成O₂，然后配平得出第③步反應(yīng)的化學(xué)方程式 2CeO₂+H₂O₂+3H₂SO₄═2Ce₂（SO₄）₃+O₂↑+4H₂O；
故答案為：2CeO₂+H₂O₂+3H₂SO₄═Ce₂（SO₄）₃+O₂↑+4H₂O；
（4）綠礬（FeSO₄?7H₂O）是結(jié)晶水合物，固體加熱易分解；故由FeSO₄溶液制備綠礬（FeSO₄?7H₂O）時(shí)，應(yīng)經(jīng) 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作步驟得到．
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）由已知條件：取上述流程中得到的Ce（OH）₄產(chǎn)品（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97%）1.0g，加硫酸溶解后得Ce⁴⁺，用0.1000mol/LFeSO₄溶液滴定至終點(diǎn)，鈰被還原成Ce³⁺）則Fe²⁺，被氧化為Fe³⁺，根據(jù)守恒列式n（Ce（OH）₄）=n（FeSO₄）計(jì)算，可得需準(zhǔn)確滴加標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為 46.63mL．
故答案為：46.63．

點(diǎn)評：以工藝流程為基礎(chǔ)，考察化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、元素及化合物知識、化學(xué)計(jì)算、氧化還原反應(yīng)等相關(guān)知識．