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        1. 精英家教網 > 高中化學 > 題目詳情

          【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、Fe2O3CeO2、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AH2O2發(fā)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)。

          【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+ 0.9898%

          【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1CeO2SiO2;濾液1中加入稀硫酸和雙氧水,FeSO4被氧化為Fe2(SO4)3,溶液1Fe2(SO4)3溶液,加入硫酸銨混合蒸發(fā)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2SiO2;濾液2加入堿并通入氧氣將Ce+3氧化為+4Ce3+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CeO2SiO2Fe2O3、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AH2O2發(fā)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+3氧化為+4Ce3+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)4Ce3+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=0.9898%。

          練習冊系列答案
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