Question

【題目】某工業(yè)廢玻璃粉末含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等。某課題小組設(shè)計(jì)如下工藝流程對(duì)資源進(jìn)行回收，得到Ce(OH)4和硫酸鐵銨礬。

已知：CeO2不溶于稀硫酸；酸性條件下，Ce3+易水解，Ce4+有較強(qiáng)氧化性。

（1）硫酸鐵銨礬可凈水，其原理是（寫離子方程式）________________________________。

（2）濾液A的主要成分_______________（填寫化學(xué)式）。

（3）反應(yīng)①的離子方程式是_____________________________。

（4）反應(yīng)②的化學(xué)反應(yīng)方程式是__________________________。

（5）已知制硫酸鐵銨礬晶體［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O，式量964］的產(chǎn)率為80%，若加入13.2g (NH4) 2SO4（式量132），可制得晶體的質(zhì)量是_________。

（6）化合物HT可作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來(lái)，過程表示為：

Ce2(SO4)3(水層)+ 6HT(有機(jī)層)2CeT3 (有機(jī)層）+3H2SO4(水層)

分液得到CeT3(有機(jī)層），再加入H2SO4 獲得較純的含Ce3+的水溶液。可選擇硫酸作反萃取劑的原因是___（從平衡移動(dòng)角度回答）。

Answer 1

【答案】Fe3++3H2OFe(OH)3（膠體）+3H+ Na2SiO3 2CeO2 + H2O2+ 6H+=2Ce3++O2↑+4 H2O 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4 77.12g 加入硫酸，可使平衡向左進(jìn)行，使Ce3+進(jìn)入水層（或答加入硫酸，平衡左移）

【解析】

廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等)加入氫氧化鈉溶液，SiO2能和NaOH反應(yīng)生成Na2SiO3，濾液A中含有Na2SiO3，濾渣A中含有Fe2O3、CeO2、FeO，向?yàn)V渣中加入稀硫酸，Fe2O3和FeO溶于稀硫酸，而CeO2不溶于稀硫酸，濾液B中含有硫酸鐵和硫酸亞鐵，氧化硫酸亞鐵為硫酸鐵，再加入硫酸銨溶液，得到硫酸鐵銨礬。濾渣B中含有CeO2，加入稀硫酸提供酸性環(huán)境，用H2O2還原CeO2得到含Ce3+的溶液，然后加堿得到Ce(OH)3懸濁液，最后用氧氣氧化得到Ce(OH)4。

（1）硫酸鐵銨礬溶于水電離出Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3膠體，能吸附水中的懸浮物，達(dá)到凈水的目的，其原理用離子方程式表示為Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋。

（2）工業(yè)廢玻璃粉末含有的成分為SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等，與NaOH溶液反應(yīng)，SiO2與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，其余均不反應(yīng)，所以濾液A的主要成分是Na2SiO3。

（3）CeO2不溶于稀硫酸，根據(jù)流程圖可知，濾渣B為CeO2，CeO2與稀硫酸、H2O2反應(yīng)生成含Ce3＋的溶液，Ce元素得電子，則H2O2中氧元素失電子生成氧氣，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等和原子守恒配平，則反應(yīng)①的離子方程式是2CeO2＋H2O2＋6H＋= 2Ce3＋＋O2↑＋4 H2O。

（4）反應(yīng)②為加熱Ce(OH)3的懸濁液得到Ce(OH)4，Ce元素的化合價(jià)由＋3價(jià)失電子生成＋4價(jià)的Ce，則空氣中的氧氣得電子生成-2價(jià)OH－，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等和原子守恒配平，化學(xué)反應(yīng)方程式為4Ce(OH)3＋O2＋2H2O = 4Ce(OH)4。

（5）13.2g (NH4) 2SO4（式量132）的物質(zhì)的量為0.1mol，根據(jù)氮守恒，理論上生成的硫酸鐵銨礬晶體［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O，式量964］的物質(zhì)的量也是0.1mol，其產(chǎn)率為80%，所以實(shí)際生成的硫酸鐵銨礬晶體的物質(zhì)的量為0.08mol，為0.08mol×964g/mol=77.12g。

（6）根據(jù)Ce2(SO4)3(水層)＋ 6HT(有機(jī)層)2CeT3 (有機(jī)層)＋3H2SO4(水層)，加入硫酸，可使平衡向左進(jìn)行，使Ce3＋進(jìn)入水層。