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：

己知:

I.酸性条件下，铈在水溶液中有Ce³⁺、Ce⁴⁺两种主要存在形式；

II. CeO₂不溶于稀硫酸；利用有机溶剂可分离稀土元素如Ce等化合物。

请按要求回答下列问题：

(1) Ce的原子序数为58，它位于元素周期表中第______周期。

(2)步骤①、⑥反应的化学方程式分别为_________________、______________。

(3)检验滤渣B洗涤干净的方法是____________________。

(4)步骤③的离子方程式为____________________。

(5)操作X名称为_________________。

(6)在滤液B中加过量铁粉于50 °C水浴中加热充分反应后趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集得产品绿矾。

步骤②中的硫酸溶液过稀会导致____________；静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是______________________。

(7)取2.08 g产品Ce(OH)₄加过量稀硫酸溶解后，用0.1000 mol/L FeSO₄溶液滴定至终点共消耗90.00mL，则产品中Ce(OH)₄的质量分数为______________。

Answer

6 2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O 4Ce(OH)3+O2+2H2O= 4Ce(OH)4 取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若不出现红色，则己洗净 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 萃取分液 反应速率慢、不利于晶体析出 有浅绿色晶体析出 90%

【解析】以废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）为原料回收Ce(OH)4和硫酸铁铵的工艺流程为：第①步反应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，二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，溶于水；滤渣A（Fe2O3、CeO2、FeO）加稀硫酸后过滤得滤液B是硫酸铁、硫酸亚铁溶液，滤渣B的成分是CeO2；第③步反应CeO2与H2O2和稀H2SO4反应生成Ce3+和O2；第④步是用有机溶剂将Ce3+萃取出来，通过分液操作可得有机层含有Ce3+，第⑤步用某试剂进行反应萃取，得浓的Ce3+溶液，第⑥步浓的Ce3+溶液中加碱，再用氧气氧化得Ce(OH)4，据此分析解答。

（1）Ce的原子序数为58，根据元素周期表可知，它位于元素周期表中第六周期；（2）根据上面的分析可知，步骤 ①反应的化学方程式为2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O，步骤 ⑥反应的化学方程式为4Ce(OH)3+O2+2H2O= 4Ce(OH)4；（3）滤渣B的表面有可能的杂质为铁离子，所以检验滤渣B洗涤干净的方法是取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净；（4）根据上面的分析可知，步骤 ③的离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；（5）根据上面的分析可知，操作X名称为萃取分液；（6）步骤 ②中的硫酸溶液过稀会导致反应速率慢、不利于晶体析出，在滤液B中加过量铁粉于50℃水浴中加热充分反应后趁热过滤，可以减少FeSO4的损失。静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是有浅绿色晶体析出；（7）FeSO4的物质的量为0.1000mol/L×90.00mL×10-3=9.0×10-3mol，根据电子得失守恒有关系式FeSO4～Ce(OH)4，所以取2.08g产品中Ce(OH)4的质量为9.0×10-3mol×208g/mol=1.872g，所以产品中Ce(OH)44的质量分数为1.872g/2.08g×100%=90%。