Question

二氧化鈰(CeO₂)是一種重要的稀土氧化物。平板電視顯示屏生產過程中產生大量的廢玻璃粉末(含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂以及其他少量可溶于稀酸的物質)。某課題組以此粉末為原料回收鈰，設計實驗流程如下:

（1）洗滌濾渣A的目的是為了除去____________（填離子符號），檢驗該離子是否洗凈的方法是_________________________________________________________。
（2）第②步反應的離子方程式是______________________________________，濾渣B的主要成分是___________________。
（3）萃取是分離稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP______________（填“能”或“不能”）與水互溶。實驗室進行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有_______________、燒杯、玻璃棒、量筒等。
（4）取上述流程中得到的Ce(OH)₄產品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 mol·L^－1 FeSO₄標準溶液滴定至終點時（鈰被還原為Ce^3＋），消耗25.00 mL標準溶液。該產品中Ce(OH)₄的質量分數為___________（結果保留兩位有效數字）。

Answer 1

(1) (共4分)    Fe^3＋(1分)　取最后一次洗滌液(1分)，加入KSCN溶液(1分)，若不出現紅色，則已洗凈(1分)；反之，未洗凈(其他合理答案均可)
(2) (共4分)   2CeO₂＋H₂O₂＋6H^＋=2Ce^3＋＋O₂↑＋4H₂O(3分) （配平錯扣2分、沒有↑扣1分）　 SiO₂(1分)        (3)不能　分液漏斗(各2分)     (4)97%或0.97( 4分)

解析試題分析：（1）廢玻璃粉末中含有的二氧化鈰和二氧化硅都是難溶于酸的，加入稀鹽酸目的是溶解氧化鐵等雜質，所以得到的濾渣主要是SiO₂、CeO₂ ，對濾渣進行洗滌就是要洗去殘留的可溶性的Fe^3＋ 雜質，所以檢驗該離子是否洗凈，應該取最后一次洗滌液，加入KSCN試劑，若不出現血紅色現象，則證明已經洗滌干凈，否則未洗凈。
（2）濾渣A中的二氧化鈰的Ce為+4價，而加入稀硫酸和H2O2后，固體CeO₂ 被溶解，且被還原為了+3價的Ce³⁺ ，所以可以看出加入的雙氧水作還原劑，在性條件下發生氧化還原反應，方程式為：2CeO₂＋H₂O₂＋6H^＋=2Ce^3＋＋O₂↑＋4H₂O，所以得到的濾渣B是SiO2。
（3）化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，所以該萃取劑必須與水互不相容，在萃取分液操作中比需要用到分液漏斗。
（4）Ce(OH)₄產品在用硫酸溶解后生成了Ce^4＋ ，所以用還原劑滴定該溶液，Ce^4＋ 變成了Ce^3＋ ，而Fe²⁺ 被氧化成了Fe³⁺ ，所以根據電子的是守恒計算，n(Ce(OH)₄)=n(FeSO₄)="cV=0.100" 0 mol·L^－1×25.00 ×10^－3 L=0.0025mol，所以Ce(OH)₄的質量分數W=nM/m_樣品×100%=0.0025mol×208g/mol / 0.536g=97%。（要注意保留兩位有效數字）。
考點：本題考查的是化學工藝流程題。