Question

(13分)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：

已知：
�。�酸性條件下，鈰在水溶液中有、兩種主要存在形式，易水解，有較強氧化性。
ⅱ．CeO₂不溶于稀硫酸
ⅲ．硫酸鐵銨［aFe₂(SO₄) ₃·b(NH₄) ₂SO₄·cH₂O］廣泛用于水的凈化處理。
（1）．操作Ⅰ的名稱是       　　   ，檢驗硫酸鐵銨溶液中含有NH₄⁺的方法是：              　。
（2）．反應①之前先要洗滌濾渣B，其目的是為了除去　　　　　　　　　　　（填離子符號）。
（3）．寫出反應①的化學方程式     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）．用滴定法測定制得的Ce(OH)₄產品純度。

滴定時所用定量儀器的讀數精確為  　；若所用FeSO₄溶液在空氣中露置一段時間后再進進行滴定，則測得該Ce(OH)₄產品的質量分數   　　。（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）
（5）．稱取14.00g硫酸鐵銨樣品，將其溶于水配制成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份加入足量NaOH溶液，過濾洗滌沉淀并烘干灼燒至恒重得到1.60g固體；向另一份溶液中加入0.5mol/L Ba(NO₃)₂溶液100mL，恰好完全反應。則該硫酸鐵銨的化學式為    　　　　。

Answer 1

（1）冷卻結晶，取少量溶液于試管中，加入NaOH溶液，加熱，在試管口置一濕潤的紅色石蕊試紙，若試紙變藍，則證明含有NH₄⁺；（2）Fe³⁺、Fe²⁺；（3）2CeO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Ce₂(SO₄)₃+O₂↑+4H₂O
（4）0.01mol，偏大；（5）Fe₂(SO₄)₃·2(NH₄)₂SO₄·2H₂O

試題分析：（1）根據示意圖可知操作Ⅰ是冷卻結晶，然后過濾、洗滌、干燥得到硫酸鐵銨。檢驗硫酸鐵銨溶液中含有NH₄⁺的方法是取少量溶液于試管中，加入NaOH溶液，加熱，在試管口置一濕潤的紅色石蕊試紙，若試紙變藍，則證明含有NH₄⁺；或取少量溶液于試管中，加入NaOH溶液，加熱，在試管口置一蘸有濃鹽酸的玻璃棒，若有白煙產生，則證明含有NH₄⁺；（2）．反應①之前先要洗滌濾渣B，其目的是為了除去表面的雜質離子Fe³⁺、Fe²⁺；（3）由于Ce⁴⁺有較強氧化性反應，而H₂O₂有還原性，在酸性條件下反應。因此①的化學方程式2CeO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Ce₂(SO₄)₃+O₂↑+4H₂O，得到含有Ce³⁺的溶液。（4）滴定時所用定量儀器滴定管的讀數精確為0.01ml; 若所用FeSO₄溶液在空氣中露置一段時間后再進進行滴定，則消耗的FeSO₄溶液體積偏大，測定的該Ce(OH)₄產品的質量分數就偏高；（5）第一份加入NaOH足量得到的固體Fe(OH)₂, 烘干灼燒至恒重得到1.60g固體是Fe₂O₃。n(Fe₂O₃)="1.6g" ÷160 g/mol =0.01mol.n(Fe)=0.02mol;第二份中加入0.5mol/L Ba(NO₃)₂溶液100mL，恰好完全反應，則產生BaSO₄沉淀。n(SO₄^2-)=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，根據電荷守恒可得n(NH₄⁺)×1+0.02mol×3=0.05mol×2，解得n(NH₄⁺)=0.04mol.n(H₂O)= (7.00g－0.04mol×17g/mol－0.02mol×56g/mol－0.05mol× 96g/mol)÷ 18 g/mol =0.02mol.所以該晶體中n(Fe3+): n(NH₄⁺): n(SO₄^2-): n(H₂O)="0.02:0.04:0.05:0,02=2:4:" 5:2.因此該晶體的化學式為Fe₂(SO₄)₃·2(NH₄)₂SO₄·2H₂O。₄⁺的檢驗、實驗操作的目的、化學方程式的書寫、滴定法在物質組成測定中的應用的知識。