Question

（12分）废旧显示屏玻璃中含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO等物质。某课题小组以此玻璃粉末为原料，制得Ce(OH)₄和硫酸铁铵矾［Fe₂(SO₄) ₃·(NH₄) ₂SO₄·24H₂O］，流程设计如下：

已知：Ⅰ．酸性条件下，铈在水溶液中有Ce³⁺、Ce⁴⁺两种主要存在形式，Ce⁴⁺有较强氧化性；

Ⅱ．CeO₂不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

回答以下问题：

（1）反应①的离子方程式是       。

（2）反应②中H₂O₂的作用是          。

（3）反应③的离子方程式是        。

（4）已知有机物HT能将Ce³⁺从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：

2Ce³⁺ (水层)+ 6HT(有机层)2CeT₃ (有机层）+ 6H⁺(水层)

从平衡角度解释：向CeT₃ (有机层）加入H₂SO₄ 获得较纯的含Ce³⁺的水溶液的原因是            。

（5）硫酸铁铵矾［Fe₂(SO₄) ₃·(NH₄) ₂SO₄·24H₂O］广泛用于水的净化处理，其净水原理用离子方程式解释是         。

（6）相同物质的量浓度的以下三种溶液中，NH₄⁺的浓度由大到小的顺序是         。

a．Fe₂(SO₄) ₃·(NH₄) ₂SO₄·24H₂O      

b．(NH₄) ₂SO₄      

c．(NH₄) ₂CO₃

Answer

（1）SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O (2分)

（2）氧化使Fe2+转化为Fe3+ （2分）

（3）2GeO2 + 6H+ + H2O2 = 2Ge3+ + 4H2O + O2↑ （2分）

（4）混合液中加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动。（2分）

（5）Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ （2分）

（6）a>b>c （2分）

【解析】

试题分析：（1）反应①中加NaOH溶液除去其中的二氧化硅，离子方程式是SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O；（2）滤液B中含Fe2+和Fe3+，反应②中H2O2使Fe2+转化为Fe3+，因为硫酸铁铵矾中铁是+3价；（3）滤渣B是GeO2，反应③用过氧化氢来还原二氧化铈，二氧化铈被还原为正三价，过氧化氢被氧化为氧气，离子方程式是2GeO2 + 6H+ + H2O2 = 2Ge3+ + 4H2O + O2↑；（4）加入H2SO4溶液，c(H+)增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动。（5） 三价铁离子发生水解反应形成Fe(OH)3胶体,具有吸附性，Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+；（6）a．Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O 中Fe3+ 水解显酸性，抑制铵根离子的水解。 b.(NH4) 2SO4 正常水解且程度比Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O强，c.(NH4) 2CO3中CO32-水解显碱性，促进铵根离子的水解。综上，NH4+的浓度由大到小的顺序是a>b>c。

考点：考查化学实验基本操作、元素及化合物等。