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：

已知：

①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。

②CeO₂不溶于稀硫酸。

③硫酸铁铵[aFe₂(SO₄)₃•b(NH₄)₂SO₄•cH₂O]广泛用于水的净化处理。

(1)在氧化环节，下列物质中最适合用作氧化剂B的是           (填序号)。

a．NaClO  b．H₂O₂   c．KMnO₄

(2)操作Ⅰ的名称是           ，检验硫酸铁铵溶液中含有NH₄⁺的方法是             。

(3)写出反应②的化学方程式                 。

(4)用滴定法测定制得的Ce(OH)₄产品纯度。称取Ce(OH)₄样品→加硫酸溶解→用0.1000mol/LFeSO₄溶液滴定，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”)

(5)称取14.00g硫酸铁铵样品，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份加入足量NaOH溶液，过滤洗涤沉淀并烘干灼烧至恒重得到1.60g固体；向另一份溶液中加入0.5mol/L Ba(NO₃)₂溶液100mL，恰好完全反应。通过计算，该硫酸铁铵的化学式为               。

Answer

(1)b

(2)冷却结晶；取样于试管中加入NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验气体，若试纸变蓝，即可证明；(3)4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4(4)偏大；

(5)Fe2(SO4)3•2(NH4)2SO4•2H2O

【解析】

试题分析：废玻璃粉末加氢氧化钠溶液后过滤，得到滤渣A的成分是Fe2O3、CeO2、FeO；滤渣A(Fe2O3、CeO2、FeO)加稀硫酸后过滤得滤液B是硫酸亚铁溶液，加入氧化剂C可生成硫酸铁，所加氧化剂应避免引入新杂质，滤渣B的成分是CeO2；CeO2与H2O2和稀H2SO4反应生成Ce3+和O2；Ce3+加碱生成Ce(OH)3悬浊液；Ce(OH)3悬浊液被氧化生成Ce(OH)4。

(1)在氧化环节，所加氧化剂应避免生成杂质，只能选用过氧化氢，故答案为：b；

(2)根据操作流程判断，由溶液生成固体，应首先进行蒸发浓缩，然后冷却结晶，检验硫酸铁铵溶液中含有NH4+，方法为取样于试管中加入NaOH溶液，加热，在试管口置一湿润的红色石蕊试纸，故答案为：冷却结晶；取样于试管中加入NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验气体，若试纸变蓝，即可证明；

(3)Ce(OH)3被氧气氧化为Ce(OH)4，根据质量守恒可知，反应物中有水参与，化学方程式为：4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4，故答案为：4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4；

(4)滴定时所用定量仪器的最小刻度为0.1mL，估读0.01ml，FeSO4溶液在空气中露置一段时间后会被氧化，消耗硫酸亚铁增大，测定该Ce(OH)4产品的质量分数会偏大；故答案为：偏大；

(5)称取14.00g样品，将其溶于水配置成100mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到沉淀并烘干灼烧至恒重得到1.60g固体为氧化铁，n(Fe2O3)==0.01mol，生成氢氧化铁沉淀物质的量为，n(Fe(OH)3)=0.02mol，向另一份溶液中加入0.05mol Ba(NO3)2溶液，恰好完全反应，则n(SO42-)=0.05mol，所以14.00g样品中含有Fe2(SO4)30.02mol，n(SO42-)为0.1mol，则(NH4)2SO4为0.1mol-0.02mol×3=0.04mol，则m(H2O)=14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol×132g/mol=0.72g，n(H2O)==0.04mol，n(Fe2(SO4)3)：n((NH4)2SO4)：n(H2O)=0.02：0.04：0.04=1：2：2，所以化学式为Fe2(SO4)3•2(NH4)2SO4•2H2O，故答案为：Fe2(SO4)3•2(NH4)2SO4•2H2O。

【考点定位】考查铁的氧化物和氢氧化物；探究物质的组成或测量物质的含量

【名师点晴】本题以工艺流程为基础，考查了化学实验基本操作、元素及化合物知识反应等相关知识，提纯制备，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握实验的原理和操作方法。