Question

【题目】我国拥有丰富的稀土矿产资源，在合金中加入适量的稀土金属，能大大改善合金的性能，因而，稀土金属又被称为冶金工业的维生素。铈是一种重要的稀土元素，常见的化合价为＋3和＋4。某课题小组以平板电视显示屏生产过程中，产生的大量废玻璃粉末为原料(其中含有SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质)，制取CeO2和硫酸铁铵矾[NH4Fe(SO4)212H2O]，流程如下：

已知：CeO2不溶于强酸或强碱

（1）稀酸A中酸的分子式是___。滤渣2的主要成分___。(填化学式)

（2）滤液1中加入H2O2溶液的目的是___。滤渣1中加入H2O2，主要利用了H2O2的什么性质？___。

（3）酸性条件下，H2O2、Fe3＋、CeO2三种物质，氧化性由强到弱的顺序是___。

（4）写出由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式___。

（5）硫酸铁铵矾[NH4Fe(SO4)212H2O]广泛用于水的净化处理，其净水原理是___(用离子方程式表示)。

（6）取上述流程中所获得的Ce(OH)4样品5.31g，加稀H2SO4溶解后配制成100mL溶液，取出10.00mL，用浓度为0.1000 molL－1FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3＋)，消耗25.00mL标准溶液。该样品中Ce(OH)4的纯度是___。

Answer 1

【答案】H2SO4 SiO2 Fe2+氧化为Fe3+ 还原性 CeO2> H2O2> Fe3+ 4Ce3++O2+12OH-+2H2O═4Ce(OH)4↓ Fe3++3H2OFe(OH)3（胶体）+3H+ %

【解析】

反应过程为：废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）中加入稀硫酸，FeO转化为FeSO4、Fe2O3转化Fe2(SO4)3存在于滤液1中，滤渣1为CeO2和SiO2；滤液1中加入稀硫酸和过氧化氢，被FeSO4氧化为Fe2(SO4)3，溶液1为Fe2(SO4)3溶液，加入硫酸铵混合蒸发浓缩、常温晾干后得到硫酸铁铵晶体；滤渣1中加入稀硫酸和H2O2，CeO2转化为Ce3+存在于滤液2中，反应为2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O，滤渣2为SiO2；滤液2加入NaOH并通入氧气将Ce从+3氧化为+4后Ce3+转化为沉淀Ce(OH)4，反应为：4Ce3++O2+12OH-+2H2O═4Ce(OH)4↓，加热分解Ce(OH)4得到产品CeO2。

（1）已知：CeO2不溶于强酸强碱，废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质)中SiO2也不溶于强酸，加入稀硫酸可将CeO2和SiO2与Fe2O3、FeO分离，稀酸为H2SO4；滤渣2为SiO2；

（2）滤液1中加入H2O2溶液的目的是使Fe2+氧化为Fe3+；滤渣1中加入H2O2，主要利用了H2O2的还原性；

（3）酸性环境下，2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，CeO2中Ce元素化合价从+4变为+3，化合价降低，被还原，发生还原反应，CeO2作氧化剂，其氧化性：CeO2> H2O2，2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，H2O2中O元素的化合价从-1变为-2，化合价降低，被还原，发生还原反应，H2O2作氧化剂，其氧化性：H2O2> Fe3+，所以氧化性：CeO2> H2O2> Fe3+；

（4）液2加入NaOH并通入氧气将Ce从+3氧化为+4后Ce3+转化为沉淀Ce(OH)4，滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式为：4Ce3++O2+12OH-+2H2O═4Ce(OH)4↓

（5）硫酸铁铵矾[NH4Fe(SO4)212H2O]广泛用于水的净化处理，Fe3+的水解生成具有吸附作用的Fe(OH)3胶体，其离子方程式为：Fe3++3H2OFe(OH)3（胶体）+3H+

（6）Ce(OH)4 ～ FeSO4

0.0025mol 0.1000mol/L-1×0.025L

所以m（Ce(OH)4 ）= 0.025mol×208g/mol = 5.2g，

产品中Ce(OH)4的质量分数为：%。