Question

【題目】廢舊顯示屏玻璃中含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質。某課題小組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］，流程設計如下：

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+有較強氧化性；

Ⅱ．CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

回答以下問題：

（1）濾渣A的主要成分是___。

（2）反應②中H2O2的作用是___。

（3）反應③的離子方程式是___。

（4）已知有機物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：2Ce3+(水層)+6HT(有機層)2CeT3 (有機層）+ 6H+(水層)。從平衡角度解釋：向CeT3(有機層）加入H2SO4 獲得較純的含Ce3+的水溶液的原因是___。

（5）硫酸鐵銨礬［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O］廣泛用于水的凈化處理，其凈水原理用離子方程式解釋是___。

Answer 1

【答案】Fe2O3、CeO2、FeO 氧化使Fe2+轉化為Fe3+ 2GeO2+6H+ +H2O2 = 2Ge3++4H2O+O2↑ 混合液中加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動 Fe3++3H2OFe(OH)3 +3H+

【解析】

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、FeO；濾渣A(Fe2O3、CeO2、FeO)加稀硫酸后過濾得濾液B是硫酸亞鐵溶液，加入硫酸和氧化劑過氧化氫可生成溶液C中為硫酸鐵，所加氧化劑過氧化氫不引入新雜質，加熱蒸發得到溶液D為飽和硫酸鐵溶液，在溶液中加入硫酸銨溶液得到硫酸鐵銨礬；濾渣B的成分是CeO2；CeO2與H2O2和稀H2SO4反應生成Ce3+和O2，加入HT硫酸萃取，將Ce3+從水溶液中萃取出來，Ce3+加堿和氧氣發生氧化還原反應生成Ce(OH)4，以此解答該題。

(1)廢舊顯示屏玻璃中含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質，加入NaOH溶液可除去其中的二氧化硅，則濾渣A的主要成分是Fe2O3、CeO2、FeO；

(2)反應②中H2O2的作用是氧化使Fe2+轉化為Fe3+；

(3)反應③是酸性溶液中CeO2被過氧化氫還原生成Ce3+離子，過氧化氫被氧化生成氧氣，反應的離子方程式2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑；

(4)有機物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：2Ce3+(水層)+6HT(有機層)═2CeT3(有機層)+6H+(水層)，加入硫酸增大氫離子濃度，平衡逆向進行向形成Ge3+水溶液方向移動，獲得較純的含Ce3+的水溶液；

(5)硫酸鐵銨礬[Fe2(SO4)3(NH4)2SO424H2O]廣泛用于水的凈化處理，其凈水原理是溶解后溶液中的鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質的作用，可以凈水，反應的離子方程式為：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。