Question

【題目】在平板電視顯示屏生產過程中產生的廢玻璃粉末中含有二氧化鈰(CeO2)。

(1)在空氣中煅燒Ce(OH)CO3可制備CeO2，該反應的化學方程式______________；

(2)已知在一定條件下，電解熔融狀態的CeO2可制備，寫出陽極的電極反應式：_______。

(3)某課題組以上述廢玻璃粉末(含有SiO2，Fe2O3，CeO2以及其它少量不溶于稀酸的物質)為原料，設計如圖流程對資源進行回收，得到Ce(OH)4和硫酸鐵銨。

①過濾得到濾渣B時，需要將其表面雜質洗滌干凈，沉淀洗滌的的操作是_______。

②反應①的離子方程式為____________。

③操作I的名稱是_____________。

④已知：M[Ce(OH)4]=208g/mol，氧化還原滴定法測定制得的Ce(OH)4產品純度的流程為：稱取0.600gCe(OH)4樣品→加硫酸溶解→用0.1000mol/LFeSO4標準液滴定，消耗25.00mL標準液。該產品中Ce(OH)4的質量分數為____________(小數點后保留兩位)，若滴定所用FeSO4溶液己在空氣中露置了一段時間，則測得該Ce(OH)4產品的純度___________(“偏高”、“偏低”或“無影響”)。

Answer 1

【答案】4Ge(OH)CO3+O2=4GeO2+4CO2+2H2O 2O2ˉ-4eˉ=O2↑ 在漏斗中加蒸餾水至恰好沒過沉淀，待水流下后再重復2～3次此操作 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 冷卻結晶 86.67% 偏大

【解析】

廢玻璃粉末加氫氧化鈉溶液后過濾，二氧化硅溶解，得到濾渣A的成分是Fe2O3、CeO2；濾渣A加稀硫酸后Fe2O3溶解，過濾得到濾液B為硫酸鐵溶液，濾渣B主要含CeO2；加熱蒸發硫酸鐵溶液，并加入熱的濃硫酸銨溶液，混合保溫，之后經冷卻結晶，過濾、洗滌，常溫晾干得到硫酸鐵銨；濾渣B加稀硫酸和雙氧水溶解得到含Ce3+的溶液，Ce元化合價降低，說明被雙氧水還原，所以同時有氧氣生成，之后向溶液中加入堿溶液得到Ce(OH)3懸濁液，Ce(OH)3懸濁液通入氧氣被氧化生成Ce(OH)4。

(1)在空氣中煅燒Ce(OH)CO3可制備CeO2，該過程中Ce元素被氧化，由于在空氣中煅燒，所以氧化劑應為氧氣，結合電子守恒和元素守恒可知該反應方程式為4Ge(OH)CO3+O2=4GeO2+4CO2+2H2O；

(2)熔融狀態的CeO2可電離生成Ce4+和O2ˉ，電解過程中陽極發生氧化反應，應為O2ˉ被氧化生成氧氣，方程式為2O2ˉ-4eˉ=O2↑；

(3)①洗滌沉淀的具體操作為：在漏斗中加蒸餾水至恰好沒過沉淀，待水流下后再重復2～3次此操作；

②結合分析可知CeO2與稀硫酸和H2O2的混合液反應生成Ce2(SO4)3和O2，結合電子守恒和電荷守恒可得離子方程式為：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；

③濾液B主要含有硫酸鐵，加入熱的濃硫酸銨溶液，混合保溫，之后經冷卻結晶，過濾、洗滌，常溫晾干可得硫酸鐵銨；

④滴定過程中發生反應Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+，依據元素守恒計算n[Ce(OH)4]=n(Fe2+)=0.1000mol/L×0.0250L=2.5×10-3mol，所以Ce(OH)4的質量分數為=86.67%；FeSO4溶液在空氣中露置一段時間后會被氧化，消耗硫酸亞鐵標準液體積增大，測定該Ce(OH)4產品的質量分數會偏高。