Question

【题目】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）。某课题小组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到Ce(OH)4和硫酸铁铵矾：

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，Ce3+易水解，Ce4+有较强氧化性；

Ⅱ．CeO2不溶于稀硫酸；

Ⅲ．硫酸铁铵矾［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O］广泛用于水的净化处理。

（1）滤液A的主要成分 （填写化学式）。

（2）写出反应①的离子方程式 。

（3）反应①之前要洗涤滤渣B，对滤渣B进行洗涤的实验操作方法是 。

（4）稀土元素的提纯，还可采用萃取法。已知化合物HT作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，过程表示为Ce2(SO4)3 (水层)+ 6HT(有机层)2CeT3 (有机层）+3H2SO4(水层) ，分液得到CeT3 (有机层），再加入H2SO4 获得较纯的含Ce3+的水溶液。可选择硫酸作反萃取剂的原因是 。

（5）用滴定法测定制得的Ce(OH)4产品纯度。

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”）

（6）已知Fe3+沉淀的pH范围：2.2～3.2，Fe2+沉淀的pH范围：5.8～7.9，Zn2+沉淀的pH范围：5.8～11.0，pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2－。现用FeSO4溶液（含有ZnSO4杂质）来制备硫酸铁铵矾。实验中可选用的试剂： KMnO4溶液、30%H2O2、 NaOH溶液、饱和石灰水、稀H2SO4溶液、稀盐酸。

实验步骤依次为：

向含有ZnSO4杂质的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铵溶液， ，过滤、洗涤、常温晾干，得硫酸铁铵晶体(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馏水至没过沉淀，待水自然流下，重复2~ 3次；（4）加入硫酸，可使平衡向左进行，使Ce3+进入水层；（5）偏大；（6）①过滤、洗涤；②将沉淀溶解在足量的稀硫酸中，并加入适量30%H2O2溶液，充分反应；③蒸发浓缩，冷却结晶。

【解析】

试题分析：（1）Fe2O3、FeO属于碱性氧化物，根据流程图，CeO2不与NaOH反应，因此滤液A成分是Na2SiO3；(2)CeO2不同于硫酸，则滤渣B为CeO2，Ce4＋具有强氧化性，CeO2＋H＋＋H2O2→Ce3＋＋O2↑＋H2O然后根据化合价的升降进行配平，因此：2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O；(3)对滤渣进行洗涤方法是：沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀，待水自然流下，重复2~ 3次；（4）使用硫酸增加生成物的浓度，促使反应向逆反应方向进行，让Ce3＋进入水层；(5)FeSO4中Fe2＋容易被空气中氧气所氧化，因此滴定中消耗FeSO4量增多，即Ce(OH)4的产品质量分数偏大；(6)①pH>11，Zn2＋、Fe2＋全部转化成沉淀，然后过滤、洗涤；②将沉淀溶解在足量的稀硫酸中，并加入适量30%H2O2溶液，充分反应；③蒸发浓缩，冷却结晶。