Question

平板电视显示屏生产过程中会产生大量的废玻璃粉末(含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂)。利用废玻璃粉末可以制取多种化工产品。设计流程如下:

查阅资料可知:

①CeO₂性质:淡黄或黄褐色粉末，不溶于水和碱，微溶于酸;有强氧化性。

②Ce³⁺在碱金属碳酸盐溶液中生成难溶的碳酸复盐Ce₂(CO₃):Na₂CO₃·2H₂O。

③常温时两种沉淀物的溶度积见表:

沉淀物	Fe(OH)3	Ce(OH)3
Ksp	4.0×10^-38	1.5×10^-20

回答下列问题:

(1)过程①分离操作中用到的玻璃仪器有_______________________________。

(2)过程④中发生反应的离子方程式为_________________________________，过程⑥中发生的化学反应方程式为__________________________________。

(3)产品I是一种新型、绿色的多功能净水剂，集氧化、灭菌、消毒、吸附、絮凝、沉淀等性能为一体。净水过程中，Na₂FeO₄ 起到吸附、絮凝作用的原理是_________________。

(4)工业上也可用电解浓NaOH溶液制备产品I。用铁做电极，写出电解时阳极发生的电极反应方程式_________________。

(5)沉淀过程中，当某种离子浓度降至10^—5 mol·L^-1时，可认为此离子完全沉淀。过程②中Fe³⁺沉淀完全时溶液的pH=_____ (已知 lg2=0.3)。

(6)写出产品III的一种用途______________________________________。

Answer

烧杯、漏斗、玻璃棒 2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑ 2[Ce2(CO3)3·Na2CO3·2H2O]+O24CeO2+2Na2CO3+6CO2↑+4H2O 净水过程中，FeO42－被还原成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，起到吸附、絮凝作用 Fe－6e－+8OH－=FeO42－+4H2O 3.2 建筑行业的黏合剂（特殊用途的木材、纺织品的耐腐蚀剂、阻燃剂）

【解析】

由流程可知，向废玻璃粉末中加入稀盐酸，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁，二氧化硅与稀盐酸不反应，二氧化铈部分与盐酸反应，则过滤后滤渣A为二氧化硅和二氧化铈，滤液A为氯化铁和氯化铈的混合液；调节滤液A的pH，氯化铁转化为氢氧化铁沉淀，则过滤后滤渣B为氢氧化铁，滤液B为含有四氯化铈的溶液；碱性条件下，氢氧化铁与次氯酸钠发生氧化还原反应生成产品Ⅰ高铁酸钠；在酸性条件下，滤渣A中二氧化铈和滤液B中四氯化铈与双氧水发生氧化还原反应生成Ce3＋，二氧化硅不反应，则过滤后得到含有Ce3＋的滤液，滤渣C为二氧化硅；向含有Ce3＋的滤液中加入浓碳酸钠溶液，反应生成Ce2(CO3)3·Na2CO3·2H2O，Ce2(CO3)3·Na2CO3·2H2O在空气中煅烧生成产品Ⅱ二氧化铈；向滤渣C中加入氢氧化钠溶液，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成产品Ⅲ硅酸钠。

（1）过程①的分离操作为过滤，过滤用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；

（2）过程④发生的反应为酸性条件下，二氧化铈与双氧水发生氧化还原反应生成Ce3＋，反应中铈元素化合价降低被还原，二氧化铈做氧化剂，双氧水做还原剂，反应的离子方程式为2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋4H2O＋O2↑；过程⑥发生的反应为Ce2(CO3)3·Na2CO3·2H2O在空气中煅烧生成二氧化铈，反应中铈元素化合价升高被氧化，空气中氧气做反应的氧化剂，反应的化学方程式为2[Ce2(CO3)3·Na2CO3·2H2O]+O24CeO2+2Na2CO3+6CO2↑+4H2O，故答案为：2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋4H2O＋O2↑；2[Ce2(CO3)3·Na2CO3·2H2O]+O24CeO2+2Na2CO3+6CO2↑+4H2O；

（3）Na2FeO4中铁元素为+6价，具有强氧化性，净水过程中，FeO42－被细菌还原成Fe3+，达到杀菌消毒的作用，反应生成的Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有很大的表面积，能够吸附水中悬浮杂质，起到吸附、絮凝作用，达到净水的目的，故答案为：净水过程中，FeO42－被还原成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，起到吸附、絮凝作用；

（4）工业上也可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4时，阳极上铁失电子发生氧化反应生成FeO42－，电极反应式为Fe－6e－+8OH－=FeO42－+4H2O，故答案为：Fe－6e－+8OH－=FeO42－+4H2O；

（5）Fe(OH)3的Ksp=c（Fe3+）c3（OH－）=4.0×10-38，Fe3+沉淀完全时溶液中c（OH－）=mol/ L，则溶液的pH=14—11+×lg2=3.2，故答案为：3.2；

（6）产品Ⅲ为硅酸钠，硅酸钠溶液常用作建筑行业的黏合剂，特殊用途的木材、纺织品的耐腐蚀剂、阻燃剂等，故答案为：建筑行业的黏合剂（特殊用途的木材、纺织品的耐腐蚀剂、阻燃剂。