Question

【題目】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、FeO等物質）。某課題組以此粉末為原料，設計如下工藝流程對資源進行回收，得到純凈的CeO2和硫酸鐵銨晶體。

已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液

（1）稀酸A的分子式是_____________________。

（2）濾液1中加入H2O2溶液的目的是____________________。濾渣1中加入稀酸A和H2O2發生反應的離子方程是為______________________。

（3）某同學設計實驗證明濾液1中含有Fe2+，他所用的試劑的化學式為______________。

（4）己知溶液中的Fe2+可以和難溶于水的FeO(OH)反應生成Fe3O4，請書寫該反應的離子方程式__________________________________。

（5）由濾液2生成Ce(OH)4的離子方程式___________________________。

（6）硫酸鐵銨晶體[Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·3H2O]廣泛用于水的凈化處理，請用離子方程式解釋其作用原理：___________________________ 。

（7）取上述流程中得到的Ce(OH)4產品0.531 g，加硫酸溶解后，用濃度為0.1000mol·L-1FeSO4標準溶液滴定至終點時（鈰被還原為Ce3+ )，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

【答案】H2SO4 使Fe2+氧化為Fe3+ 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2+4H2O 鐵氰化鉀溶液（或高錳酸鉀溶液） Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+ 4Ce3++O2+12OH+2H2O=4Ce(OH)4↓ Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ 0.98或98%

【解析】

反應過程為：廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質）中加入稀硫酸，FeO轉化為FeSO4、Fe2O3轉化Fe2(SO4)3存在于濾液1中，濾渣1為CeO2和SiO2；濾液1中加入稀硫酸和雙氧水，FeSO4被氧化為Fe2(SO4)3，溶液1為Fe2(SO4)3溶液，加入硫酸銨混合蒸發濃縮、常溫晾干后得到硫酸鐵銨晶體；濾渣1中加入稀硫酸和H2O2，CeO2轉化為Ce3+存在于濾液2中，反應為2CeO2 +H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，濾渣2為SiO2；濾液2加入堿并通入氧氣將Ce從+3氧化為+4后Ce3+轉化為沉淀Ce(OH)4，反應為：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4↓，加熱分解Ce(OH)4得到產品CeO2，據此分析作答。

（1）已知：CeO2不溶于稀硫酸，廢玻璃粉末中也不SiO2溶于酸，加入稀硫酸可將CeO2和SiO2與Fe2O3、FeO分離，因此稀酸A的分子式是H2SO4；

（2）根據以上分析可知濾液1中加入H2O2溶液的目的是使Fe2+氧化為Fe3+；濾渣1中加入稀酸A和H2O2發生反應的離子方程是為2CeO2 +H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，故答案為：使Fe2+氧化為Fe3+；2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2+4H2O；

（3）亞鐵離子有還原性能使酸性高錳酸鉀褪色，也與鐵氰化鉀生成藍色沉淀，故證明濾液1中含有Fe2+的試劑為鐵氰化鉀溶液（或高錳酸鉀溶液）；

（4）溶液中的Fe2+可以和難溶于水的FeO(OH)反應生成Fe3O4，根據原子守恒可知該反應的離子方程式為Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+；

（5）濾液2為含有Ce3+的溶液，加入堿并通入氧氣將Ce從+3氧化為+4后Ce3+轉化為沉淀Ce(OH)4，反應的離子方程式為：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4↓；

（6）硫酸鐵銨晶體溶于水后，由于存在水解反應Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，生成的氫氧化鐵膠體具有吸附性，因此可以作為凈水劑，故答案為：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+；

（5）用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定至終點，鈰被還原成Ce3+，則Fe2+被氧化為Fe3+，則 Ce(OH)4～Ce3+～FeSO4， 所以n[Ce(OH)4]=n(FeSO4)=0.1000×25×10-3mol，m[Ce(OH)4]=0.1000×25×10-3×208g，該產品中Ce(OH)4的純度的表達式為×100=0.98或98%。