Question

二氧化铈(CeO₂)是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂以及其他少量可溶于稀酸的物质)。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下:

（1）洗涤滤渣A的目的是为了除去____________（填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是_________________________________________________________。

（2）第②步反应的离子方程式是______________________________________，滤渣B的主要成分是___________________。

（3）萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP______________（填“能”或“不能”）与水互溶。实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有_______________、烧杯、玻璃棒、量筒等。

（4）取上述流程中得到的Ce(OH)₄产品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 mol·L^－1 FeSO₄标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce^3＋），消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)₄的质量分数为___________（结果保留两位有效数字）。

Answer

(1) (共4分) Fe3＋(1分) 取最后一次洗涤液(1分)，加入KSCN溶液(1分)，若不出现红色，则已洗净(1分)；反之，未洗净(其他合理答案均可)

(2) (共4分) 2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O(3分) （配平错扣2分、没有↑扣1分） SiO2(1分) (3)不能 分液漏斗(各2分) (4)97%或0.97( 4分)

【解析】

试题分析：（1）废玻璃粉末中含有的二氧化铈和二氧化硅都是难溶于酸的，加入稀盐酸目的是溶解氧化铁等杂质，所以得到的滤渣主要是SiO2、CeO2 ，对滤渣进行洗涤就是要洗去残留的可溶性的Fe3＋ 杂质，所以检验该离子是否洗净，应该取最后一次洗涤液，加入KSCN试剂，若不出现血红色现象，则证明已经洗涤干净，否则未洗净。

（2）滤渣A中的二氧化铈的Ce为+4价，而加入稀硫酸和H2O2后，固体CeO2 被溶解，且被还原为了+3价的Ce3+ ，所以可以看出加入的双氧水作还原剂，在性条件下发生氧化还原反应，方程式为：2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O，所以得到的滤渣B是SiO2。

（3）化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，所以该萃取剂必须与水互不相容，在萃取分液操作中比需要用到分液漏斗。

（4）Ce(OH)4产品在用硫酸溶解后生成了Ce4＋ ，所以用还原剂滴定该溶液，Ce4＋ 变成了Ce3＋ ，而Fe2+ 被氧化成了Fe3+ ，所以根据电子的是守恒计算，n(Ce(OH)4)=n(FeSO4)=cV=0.100 0 mol·L－1× 25.00 ×10－3 L=0.0025mol，所以Ce(OH)4的质量分数W=nM/m样品×100%=0.0025mol×208g/mol / 0.536g=97%。（要注意保留两位有效数字）。

考点：本题考查的是化学工艺流程题。