Question

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、FeO等物质）。某课题小组以此粉末为原料，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：

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

Ⅱ．CeO₂不溶于稀硫酸；

Ⅲ．硫酸铁铵矾［Fe₂(SO₄) ₃·(NH₄) ₂SO₄·24H₂O］广泛用于水的净化处理。

（1）滤液A的主要成分                （填写化学式）。

（2）写出反应①的离子方程式                      。

（3）反应①之前要洗涤滤渣B，对滤渣B进行洗涤的实验操作方法是                。

（4）稀土元素的提纯，还可采用萃取法。已知化合物HT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Ce³⁺的水溶液。可选择硫酸作反萃取剂的原因是               。

（5）用滴定法测定制得的Ce(OH)₄产品纯度。

所用FeSO₄溶液在空气中露置一段时间后再进行滴定，则测得该Ce(OH)₄产品的质量分数        。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

（6）已知Fe³⁺沉淀的pH范围：2.2～3.2，Fe²⁺沉淀的pH范围：5.8～7.9，Zn²⁺沉淀的pH范围：5.8～11.0，pH>11时Zn(OH)₂能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)₄]^2－。现用FeSO₄溶液（含有ZnSO₄杂质）来制备硫酸铁铵矾。实验中可选用的试剂： KMnO₄溶液、30%H₂O₂、 NaOH溶液、饱和石灰水、稀H₂SO₄溶液、稀盐酸。

实验步骤依次为：

向含有ZnSO₄杂质的FeSO₄溶液中，加入足量的NaOH溶液至pH>11，                 ；

②                             ；

③向②中得到的溶液中加入硫酸铵溶液，                        ，过滤、洗涤、常温晾干，得硫酸铁铵晶体(NH₄) Fe(SO₄)₂·12H₂O。

Answer

（1）Na2SiO3；（2）2CeO2 + H2O2 + 6H+ ==2Ce3+ +O2↑+4 H2O；（3）沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀，待水自然流下，重复2~ 3次；（4）加入硫酸，可使平衡向左进行，使Ce3+进入水层；（5）偏大；（6）①过滤、洗涤；②将沉淀溶解在足量的稀硫酸中，并加入适量30%H2O2溶液，充分反应；③蒸发浓缩，冷却结晶。

【解析】

试题分析：（1）Fe2O3、FeO属于碱性氧化物，根据流程图，CeO2不与NaOH反应，因此滤液A成分是Na2SiO3；(2)CeO2不同于硫酸，则滤渣B为CeO2，Ce4＋具有强氧化性，CeO2＋H＋＋H2O2→Ce3＋＋O2↑＋H2O然后根据化合价的升降进行配平，因此：2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O；(3)对滤渣进行洗涤方法是：沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀，待水自然流下，重复2~ 3次；（4）使用硫酸增加生成物的浓度，促使反应向逆反应方向进行，让Ce3＋进入水层；(5)FeSO4中Fe2＋容易被空气中氧气所氧化，因此滴定中消耗FeSO4量增多，即Ce(OH)4的产品质量分数偏大；(6)①pH>11，Zn2＋、Fe2＋全部转化成沉淀，然后过滤、洗涤；②将沉淀溶解在足量的稀硫酸中，并加入适量30%H2O2溶液，充分反应；③蒸发浓缩，冷却结晶。

考点：考查化学工艺流程、实验基本操作、物质转化等知识。