Question

【题目】废旧显示屏玻璃中含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质。某课题小组以此玻璃粉末为原料，制得 Ce(OH)4和硫酸铁铵矾［Fe2(SO4) 3(NH4) 2SO424H2O］流程设计如下：

已知：Ⅰ．酸性条件下，铈在水溶液中有Ce3+、Ce4+两种主要存在形式，Ce4+有较强氧化性；Ⅱ．CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于 NaOH溶液。

回答以下问题：

（1）反应②中H2O2的作用是___________。

（2）反应③的离子方程式是________。

（3）已知有机物 HT 能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce3+ (水层)+ 6HT（有机层）2CeT3 (有机层）+ 6H+(水层),从平衡角度解释：向 CeT3 (有机层）加入H2SO4获得较纯的含Ce3+的水溶液的原因是_______。

（4）硫酸铁铵矾［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O］广泛用于水的净化处理，其净水原理用离子方程式解释是___________。

（5）用滴定法测定制得的 Ce(OH)4 产品纯度。

若所用FeSO4溶液在空气中露置一段时间后再进行滴定，则测得该Ce(OH)4 产品的质量分数____。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

Answer 1

【答案】氧化使Fe2+转化为Fe3+ 2CeO2 + 6H+ + H2O2 = 2Ce3+ + 4H2O + O2↑ 混合液中加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向形成Ce3+水溶液方向移动 Fe3+ + 3H2OFe(OH)3（胶体） + 3H+ 偏大

【解析】

由流程可知，废玻璃粉末加入氢氧化钠溶液，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，过滤，得到的滤渣A的成分是Fe2O3、CeO2、FeO；向滤渣A中加入稀硫酸，Fe2O3和FeO与稀硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁，过滤，得到的滤液B是硫酸铁和硫酸亚铁混合溶液，加入硫酸和氧化剂过氧化氢，过氧化氢将硫酸亚铁氧化生成硫酸铁，加热蒸发得到饱和硫酸铁溶液，向溶液中加入硫酸铵溶液得到硫酸铁铵矾；滤渣B的成分是CeO2，CeO2与H2O2和稀H2SO4反应生成Ce3+和O2，加入HT、硫酸萃取，将Ce3+从水溶液中萃取出来，Ce3+加碱和氧气发生氧化还原反应生成Ce（OH）4。

（1）反应②为在酸性条件下，过氧化氢将硫酸亚铁氧化生成硫酸铁，故答案为：氧化使Fe2+转化为Fe3+；

（2）反应③是酸性溶液中CeO2被过氧化氢还原生成Ce3+离子，过氧化氢被氧化生成氧气，反应的离子方程式为2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑，故答案为：2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑；

（3）有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce3+（水层）+6HT（有机层）2CeT3（有机层）+6H+（水层），加入硫酸增大氢离子浓度，平衡逆向进行向形成Ge3+水溶液方向移动，获得较纯的含Ce3+的水溶液，故答案为：混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动；

（4）硫酸铁铵矾[Fe2（SO4）3（NH4）2SO424H2O]广泛用于水的净化处理，其净水原理是硫酸铁铵矾溶解后，电离出的铁离子在溶液中水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附悬浮杂质的作用，可以达到净水的目的，反应的离子方程式为Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+，故答案为：Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+；

（5）FeSO4溶液在空气中露置一段时间后会被空气中的氧气氧化，滴定时消耗硫酸亚铁的量增大，导致测定偏大，故答案为：偏大。