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的目的是為了去除________(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標準溶液滴定終點(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________。

 

Answer 1

　(1)Fe3＋　取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現紅色，則已洗凈；反之，未洗凈(其他合理答案均可)

(2)2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋4H2O＋O2↑　SiO2(其他合理答案均可)

(3)不能　分液漏斗

(4)97.0%

【解析】　根據題給流程圖分析反應過程，確定每步的具體反應，然后根據題給要求進行分析解答。

(1)操作①加入稀鹽酸的主要目的是使氧化鐵溶于稀鹽酸生成氯化鐵，所以濾渣表面應附有Fe3＋和Cl－，若有Fe3＋存在，在③加堿時會生成Fe(OH)3沉淀，影響Ce(OH)4的純度，所以要除去Fe3＋�？梢杂�KSCN溶液來檢驗Fe3＋是否存在。(2)反應物中有CeO2、H2O2和H2SO4，生成物中有Ce3＋，此過程中Ce由＋4價變為＋3價，得電子，所以H2O2中－1價的O就應該失電子變為0價的O，即氧氣；然后再根據質量守恒和電荷守恒進行微粒的補充和配平即可。SiO2不溶于酸，所以濾渣B的成分為SiO2。(3)因為TBP可以作為萃取劑，所以不能和水互溶；在萃取時除了要用到燒杯、玻璃棒、量筒外，還需要用到的主要玻璃儀器是分液漏斗。(4)在滴定過程中發生反應的離子方程式為Ce4＋＋Fe2＋=Ce3＋＋Fe3＋，每有1 mol Ce4＋反應即可消耗1 mol Fe2＋，消耗硫酸亞鐵的物質的量為2.5×10－3 mol，所以0.536 g樣品中含有2.5×10－3 mol Ce(OH)4，其質量為0.52 g，即質量分數約為97.0%。