Question

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）．某课题以此粉末为原料，设计如图工艺流程对资源进行回收，得到Ce（OH）₄和硫酸铁铵：

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[aFe₂（SO₄）₃?b（NH₄）₂SO₄?cH₂O]广泛用于水的净化处理．
（1）在氧化环节，下列物质中最适合用作氧化剂C的是

 

A．NaClO  B．H₂O₂ C．KMnO₄ D．浓硫酸．
（2）操作Ⅰ的名称是

 

，检验硫酸铁铵溶液中含有NH₄⁺的方法是：

 

．
（3）反应①之前先要洗涤滤渣B，其目的是为了除去

 

（填离子符号）．
（4）写出反应①的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验题

分析：废玻璃粉末加氢氧化钠溶液后过滤，得到滤渣A的成分是Fe₂O₃、CeO₂、FeO；滤渣A（Fe₂O₃、CeO₂、FeO）加稀硫酸后过滤得滤液B是硫酸亚铁溶液，加入氧化剂C可生成硫酸铁，所加氧化剂应避免引入新杂质，滤渣B的成分是CeO₂；CeO₂与H₂O₂和稀H₂SO₄反应生成Ce³⁺和O₂；Ce³⁺加碱生成Ce（OH）₃悬浊液；Ce（OH）₃悬浊液被氧化生成Ce（OH）₄．
（1）在氧化环节，所加氧化剂应避免生成杂质；
（2）根据操作流程判断，由溶液生成固体，应首先进行蒸发浓缩，然后冷却结晶；
（3）固体表面可吸附Fe³⁺、Fe²⁺；
（4）CeO₂与H₂O₂反应生成Ce₂（SO₄）₃和O₂．

解答： 解：废玻璃粉末加氢氧化钠溶液后过滤，得到滤渣A的成分是Fe₂O₃、CeO₂、FeO；滤渣A（Fe₂O₃、CeO₂、FeO）加稀硫酸后过滤得滤液B是硫酸亚铁溶液，加入氧化剂C可生成硫酸铁，所加氧化剂应避免引入新杂质，滤渣B的成分是CeO₂；CeO₂与H₂O₂和稀H₂SO₄反应生成Ce³⁺和O₂；Ce³⁺加碱生成Ce（OH）₃悬浊液；Ce（OH）₃悬浊液被氧化生成Ce（OH）₄．
（1）在氧化环节，所加氧化剂应避免生成杂质，只能选用过氧化氢，故答案为：B；
（2）根据操作流程判断，由溶液生成固体，应首先进行蒸发浓缩，然后冷却结晶，检验硫酸铁铵溶液中含有NH₄⁺，方法为取样于试管中加入NaOH溶液，加热，在试管口置一湿润的红色石蕊试纸，
故答案为：冷却结晶； 取样于试管中加入NaOH溶液，加热，在试管口置一湿润的红色石蕊试纸；
（3）滤渣A的成分是Fe₂O₃、CeO₂、FeO，与硫酸反应后溶液中存在Fe³⁺、Fe²⁺，固体表面可吸附Fe³⁺、Fe²⁺，故答案为：Fe³⁺、Fe²⁺；
（4）CeO₂与H₂O₂反应生成Ce₂（SO₄）₃和O₂，反应的方程式为2CeO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Ce₂（SO₄）₃+O₂↑+4H₂O，
故答案为：2CeO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Ce₂（SO₄）₃+O₂↑+4H₂O．

点评：本题以工艺流程为基础，考查了化学实验基本操作、元素及化合物知识反应等相关知识，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握实验的原理和操作方法，题目难度中等．