Question

(16分)某工业废玻璃粉末含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO等。某课题小组设计如下工艺流程对资源进行回收，得到Ce(OH)₄和硫酸铁铵矾。

已知：CeO₂不溶于稀硫酸；酸性条件下，Ce^3＋易水解，Ce^4＋有较强氧化性。

（1）硫酸铁铵矾可净水，其原理是(写离子方程式)                                 。

（2）滤液A的主要成分                (填写化学式)。

（3）反应①的离子方程式是                              。

（4）反应②的化学反应方程式是                           。

（5）已知制硫酸铁铵矾晶体［Fe₂(SO₄) ₃·(NH₄) ₂SO₄·24H₂O，式量964］的产率为80%，若加入13.2g(NH₄) ₂SO₄(式量132)，可制得晶体的质量是          。

（6）化合物HT可作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，过程表示为：

Ce₂(SO₄)₃ (水层)＋ 6HT(有机层)2CeT₃ (有机层)＋3H₂SO₄(水层)

分液得到CeT₃ (有机层)，再加入H₂SO₄ 获得较纯的含Ce^3＋的水溶液。可选择硫酸作反萃取剂的原因是：

(从平衡移动角度回答)。

Answer

(16分)

（1）Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋

（2）Na2SiO3

（3）2CeO2＋H2O2＋6H＋ = 2Ce3＋ ＋O2↑＋4 H2O

（4）4Ce(OH)3＋O2＋2H2O = 4Ce(OH)4 （5）77.12 g

（6）加入硫酸，可使平衡向左进行，使Ce3＋进入水层

【解析】

试题分析：（1）硫酸铁铵矾溶于水电离出Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3 胶体，能吸附水中的悬浮物，达到净水的目的，其原理用离子方程式表示为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋。

（2）工业废玻璃粉末含有的成分为SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等，与NaOH溶液反应，SiO2 与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，其余均不反应，所以滤液A的主要成分是Na2SiO3。

（3）CeO2不溶于稀硫酸，根据流程图可知，滤渣B为CeO2，CeO2与稀硫酸、H2O2 反应生成含Ce3＋的溶液，Ce元素的电子，则H2O2 中氧元素失电子生成氧气，根据化合价升降总数相等和原子守恒配平，则反应①的离子方程式是2CeO2＋H2O2＋6H＋ = 2Ce3＋ ＋O2↑＋4 H2O。

（4）反应②为加热Ce(OH)3的悬浊液得到Ce(OH)4，Ce元素的化合价由＋3价失电子生成＋4价的Ce，则空气中的氧气得电子生成-2价OH－，根据化合价升降总数相等和原子守恒配平，化学反应方程式为4Ce(OH)3＋O2＋2H2O = 4Ce(OH)4。

（5）根据(NH4) 2SO4—Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O

132 964

13.2×80% m 解得m=77.12 g。

（6）根据Ce2(SO4)3 (水层)＋ 6HT(有机层) 2CeT3 (有机层)＋3H2SO4(水层)，加入硫酸，可使平衡向左进行，使Ce3＋进入水层。

考点：考查工业制Ce(OH)4和硫酸铁铵矾的工艺流程。