Question

【题目】二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物，平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）。某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。

已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

(1)稀酸A的分子式是_____________________。

(2)滤液1中加入H2O2溶液的目的是__________________。

(3)设计实验证明滤液1中含有Fe2+_____________________。

(4)已知Fe2+溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4,书写该反应的离子方程式____________。

(5)由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式__________________。

(6)硫酸铁铵晶体[Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·3H2O]广泛用于水的净化处理，但其在去除酸性废水中的悬浮物时效率降低，其原因是___________________。

(7)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.531 g，加硫酸溶解后，用浓度为0.l000mol·L-1FeSO 4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+ )，消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)4的质置分数为_______(结果保留两位有效数字)。

Answer 1

【答案】 H2SO4 使Fe2+氧化为Fe3+ 取少许滤液1，滴加铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则证明滤液1中有Fe2+。或其他合理答案 Fe2+ +2FeO(OH) === Fe3O4 +2H+ 4Ce 3 ++ O2 +12OH－+2H2O ==4Ce(OH)4↓ Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+，酸性废水抑制Fe3+的水解（或水解平衡逆向移动），使其不能生成有吸附作用的Fe(OH)3胶体 0.98或98%

【解析】已知CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液，因此玻璃粉末溶于稀硫酸中氧化铁、氧化亚铁溶解得到滤液1，加入双氧水将硫酸亚铁氧化为硫酸铁，然后加入硫酸铵通过蒸发浓缩即可得硫酸铁铵晶体到；二氧化硅和二氧化铈不溶，即滤渣1是二氧化硅和二氧化铈，加入稀硫酸和双氧水，得到Ce3＋的溶液，说明二氧化铈和双氧水发生了氧化还原反应，滤渣2是二氧化硅。滤液2中加入氢氧化钠并通入氧气生成Ce(OH)4，加热分解得到二氧化硅。

(1)根据以上分析可知稀酸A是硫酸，的分子式是 H2SO4；(2)滤液1中含有亚铁离子，加入H2O2溶液的目的是使Fe2+氧化为Fe3+；(3)亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应产生蓝色沉淀，因此证明滤液1中含有亚铁离子的实验操作是：取少许滤液1，滴加铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则证明滤液1中有Fe2+；(4)已知Fe2+溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4,根据电子得失守恒和原子守恒可知该反应的离子方程式为Fe2++2FeO(OH)＝Fe3O4 +2H+；(5)由滤液2生成Ce(OH)4的反应物是氢氧化钠、氧气和Ce3＋，因此反应的离子方程式为4Ce3++ O2 +12OH－+2H2O＝4Ce(OH)4↓；(6)由于Fe3++3H2OFe(OH)3 + 3H+，酸性溶液中氢离子浓度大，废水抑制Fe3+的水解（或水解平衡逆向移动），使其不能生成有吸附作用的Fe(OH)3胶体，所以效率会降低；(7)根据电子得失守恒可知

Ce(OH)4 ～～～～FeSO4

0.0025mol 0.1000mol/L×0.025L

所以m[Ce(OH)4 ]=0.0025mol×208g/mol=0.52g，产品中Ce(OH)4 的质量分数为。