Question

【題目】廢舊顯示屏玻璃中含有SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質．某課題小組以此玻璃粉末為原料，制得Ce（OH）4和硫酸鐵銨礬，流程設計如下：

已知：Ⅰ、酸性條件下，鈰在水溶液中有Ce3+、Ce4+兩種主要存在形式，Ce4+有較強氧化性；
Ⅱ、CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于氫氧化鈉溶液．
回答以下問題：
（1）操作①的名稱是；該操作所用的玻璃儀器有：燒杯、、 ．
（2）反應（2）中過氧化氫的作用是： ．
（3）反應（3）的離子方程式是：
（4）已知有機物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：2Ce3+（水層）+6HT（有機層）2CeT3（有機層）+6H+（水層）從平衡角度解釋：向CeT3（有機層）加入硫酸獲得較純的含Ce3+的水溶液的原因是 ．
（5）硫酸鐵銨礬廣泛用于水的凈化處理，其凈水原理用離子方程式表示為：
（6）相同物質的量濃度的以下四種溶液中，銨根離子濃度由大到小的順序是： ．
a．xFe2（SO4）3y（NH4）2SO4zH2Ob．（NH4）2SO4c．（NH4）2CO3d．NH3H2O
（7）為測定某硫酸鐵銨礬樣品的組成，現稱取14.00g該樣品，將其溶于水配制成100mL溶液；再將溶液分成兩等份，向其中一份加入足量氫氧化鈉溶液，過濾、洗滌沉淀、再烘干灼燒至恒重，得到1.60g固體；向另一份溶液中加入0.5mol/L硝酸鋇溶液100mL，恰好完全反應．則該硫酸鐵銨礬的化學式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）過濾；漏斗；玻璃棒
（2）氧化使Fe2+轉化為Fe3+
（3）2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑
（4）混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動
（5）Fe3++3H2O=Fe（OH）3（膠體）+3H+
（6）a＞b＞c＞d
（7）Fe2（SO4）3?2（NH4）2SO4?2H2O
【解析】解：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；濾渣A（Fe2O3、CeO2、FeO）加稀硫酸后過濾得濾液B是硫酸亞鐵溶液，加入硫酸和氧化劑過氧化氫可生成溶液C中為硫酸鐵，所加氧化劑過氧化氫不引入新雜質，加熱蒸發得到溶液D為飽和硫酸鐵溶液，在溶液中加入硫酸銨溶液得到硫酸鐵銨礬；濾渣B的成分是CeO2；CeO2與H2O2和稀H2SO4反應生成Ce3+和O2 ， 加入HT硫酸萃取，將Ce3+從水溶液中萃取出來，Ce3+加堿和氧氣發生氧化還原反應生成Ce（OH）4 ， （1）通過操作①得到濾渣和濾液，則操作①為過濾，過濾需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；所以答案是：過濾；漏斗、玻璃棒；（2）反應②中H2O2的作用是氧化使亞鐵離子為鐵離子；
所以答案是：氧化使Fe2+轉化為Fe3+；（3）反應③是酸性溶液中CeO2被過氧化氫還原生成Ce3+離子，過氧化氫被氧化生成氧氣，反應的離子方程式2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑；
所以答案是：2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑；（4）有機物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：2Ce3+（水層）+6HT（有機層）═2CeT3（有機層）+6H+（水層），加入硫酸增大氫離子濃度，平衡逆向進行向形成Ge3+水溶液方向移動，獲得較純的含Ce3+的水溶液；
所以答案是：混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動；（5）硫酸鐵銨礬[Fe2（SO4）3（NH4）2SO424H2O]廣泛用于水的凈化處理，其凈水原理是溶解后溶液中的鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質的作用，可以凈水，反應的離子方程式為：Fe3++3H2O=Fe（OH）3（膠體）+3H+；
所以答案是：Fe3++3H2O=Fe（OH）3（膠體）+3H+；（6）相同物質的量濃度的以下三種溶液中，
a．xFe2（SO4）3y（NH4）2SO4zH2O 溶液中鐵離子水解顯酸性抑制銨根離子水解，銨根離子濃度增大；
b．（NH4）2SO4 溶液中硫酸根離子對銨根離子水解無影響；
c．（NH4）2CO3 ， 溶液中碳酸根離子水解顯堿性促進銨根離子水解，銨根離子濃度減小；
d．NH3H2O，電離較弱，銨根離子濃度最小；
所以答案是：a＞b＞c＞d；（7）稱取14.00g樣品，將其溶于水配置成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到沉淀并烘干灼燒至恒重得到1.60g固體為氧化鐵，n（Fe2O3）= =0.01mol，生成氫氧化鐵沉淀物質的量為，n（Fe（OH）3）=0.02mol，
向另一份溶液中加入0.05mol Ba（NO3）2溶液，恰好完全反應，則n（SO42﹣）=0.05mol，
所以14.00g樣品中含有Fe2（SO4）30.02mol，n（SO42﹣）為0.1mol，則（NH4）2SO4為0.1mol﹣0.02mol×3=0.04mol，
則m（H2O）=14.00g﹣0.02mol×400g/mol﹣0.04mol×132g/mol=0.72g，n（H2O）= =0.04mol，
則n（Fe2（SO4）3）：n（（NH4）2SO4）：n（H2O）=0.02：0.04：0.04=1：2：2，
所以化學式為Fe2（SO4）32（NH4）2SO42H2O；
所以答案是：Fe2（SO4）32（NH4）2SO42H2O．