Question

【題目】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、FeO等物質）。某課題以此粉末為原料，設計如下工藝流程對資源進行回收，得到Ce(OH)4和硫酸鐵銨：

己知:

I.酸性條件下，鈰在水溶液中有Ce3+、Ce4+兩種主要存在形式；

II. CeO2不溶于稀硫酸；利用有機溶劑可分離稀土元素如Ce等化合物。

請按要求回答下列問題：

(1)Ce的原子序數為58，它位于元素周期表中第______周期。

(2)步驟①、⑥反應的化學方程式分別為_________________、______________。

(3)檢驗濾渣B洗滌干凈的方法是____________________。

(4)步驟③的離子方程式為____________________。

(5)操作X名稱為_________________。

(6)在濾液B中加過量鐵粉于50 °C水浴中加熱充分反應后趁熱過濾，濾液移至試管中，用橡膠塞塞緊試管口，靜置、冷卻一段時間后收集得產品綠礬。

步驟②中的硫酸溶液過稀會導致____________；靜置冷卻一段時間后，在試管中觀察到的現象是______________________。

(7)取2.08 g產品Ce(OH)4加過量稀硫酸溶解后，用0.1000 mol/L FeSO4溶液滴定至終點共消耗90.00mL，則產品中Ce(OH)4的質量分數為______________。

Answer 1

【答案】 6 2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O 4Ce(OH)3+O2+2H2O= 4Ce(OH)4 取少量最后一次洗滌液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若不出現紅色，則己洗凈 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 萃取分液 反應速率慢、不利于晶體析出 有淺綠色晶體析出 90%

【解析】以廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質）為原料回收Ce(OH)4和硫酸鐵銨的工藝流程為：第①步反應廢玻璃粉末加氫氧化鈉溶液后過濾，得到濾渣A的成分是Fe2O3、CeO2、FeO，二氧化硅與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉，溶于水；濾渣A（Fe2O3、CeO2、FeO）加稀硫酸后過濾得濾液B是硫酸鐵、硫酸亞鐵溶液，濾渣B的成分是CeO2；第③步反應CeO2與H2O2和稀H2SO4反應生成Ce3+和O2；第④步是用有機溶劑將Ce3+萃取出來，通過分液操作可得有機層含有Ce3+，第⑤步用某試劑進行反應萃取，得濃的Ce3+溶液，第⑥步濃的Ce3+溶液中加堿，再用氧氣氧化得Ce(OH)4，據此分析解答。

（1）Ce的原子序數為58，根據元素周期表可知，它位于元素周期表中第六周期；（2）根據上面的分析可知，步驟 ①反應的化學方程式為2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O，步驟 ⑥反應的化學方程式為4Ce(OH)3+O2+2H2O= 4Ce(OH)4；（3）濾渣B的表面有可能的雜質為鐵離子，所以檢驗濾渣B洗滌干凈的方法是取少量最后一次洗滌液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若不出現紅色，則已洗凈；（4）根據上面的分析可知，步驟 ③的離子方程式為2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；（5）根據上面的分析可知，操作X名稱為萃取分液；（6）步驟 ②中的硫酸溶液過稀會導致反應速率慢、不利于晶體析出，在濾液B中加過量鐵粉于50℃水浴中加熱充分反應后趁熱過濾，可以減少FeSO4的損失。靜置冷卻一段時間后，在試管中觀察到的現象是有淺綠色晶體析出；（7）FeSO4的物質的量為0.1000mol/L×90.00mL×10-3=9.0×10-3mol，根據電子得失守恒有關系式FeSO4～Ce(OH)4，所以取2.08g產品中Ce(OH)4的質量為9.0×10-3mol×208g/mol=1.872g，所以產品中Ce(OH)44的質量分數為1.872g/2.08g×100%=90%。