Question

【題目】平板電視顯示屏生產過程中產生大量的廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質）。某課題小組以此粉末為原料，設計如下工藝流程對資源進行回收，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 （填寫化學式）。

（2）寫出反應①的離子方程式 。

（3）反應①之前要洗滌濾渣B，對濾渣B進行洗滌的實驗操作方法是 。

（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，過程表示為Ce2(SO4)3 (水層)+ 6HT(有機層)2CeT3 (有機層）+3H2SO4(水層) ，分液得到CeT3 (有機層），再加入H2SO4 獲得較純的含Ce3+的水溶液。可選擇硫酸作反萃取劑的原因是 。

（5）用滴定法測定制得的Ce(OH)4產品純度。

所用FeSO4溶液在空氣中露置一段時間后再進行滴定，則測得該Ce(OH)4產品的質量分數 。（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）

（6）已知Fe3+沉淀的pH范圍：2.2～3.2，Fe2+沉淀的pH范圍：5.8～7.9，Zn2+沉淀的pH范圍：5.8～11.0，pH>11時Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2－。現用FeSO4溶液（含有ZnSO4雜質）來制備硫酸鐵銨礬。實驗中可選用的試劑： KMnO4溶液、30%H2O2、 NaOH溶液、飽和石灰水、稀H2SO4溶液、稀鹽酸。

實驗步驟依次為：

向含有ZnSO4雜質的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過沉淀，待水自然流下，重復2~ 3次；（4）加入硫酸，可使平衡向左進行，使Ce3+進入水層；（5）偏大；（6）①過濾、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；③蒸發濃縮，冷卻結晶。

【解析】

試題分析：（1）Fe2O3、FeO屬于堿性氧化物，根據流程圖，CeO2不與NaOH反應，因此濾液A成分是Na2SiO3；(2)CeO2不同于硫酸，則濾渣B為CeO2，Ce4＋具有強氧化性，CeO2＋H＋＋H2O2→Ce3＋＋O2↑＋H2O然后根據化合價的升降進行配平，因此：2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O；(3)對濾渣進行洗滌方法是：沿玻璃棒向漏斗中加蒸餾水至沒過沉淀，待水自然流下，重復2~ 3次；（4）使用硫酸增加生成物的濃度，促使反應向逆反應方向進行，讓Ce3＋進入水層；(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的產品質量分數偏大；(6)①pH>11，Zn2＋、Fe2＋全部轉化成沉淀，然后過濾、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；③蒸發濃縮，冷卻結晶。