Question

8．二氧化鈰CeO₂是一種重要的稀土氧化物．平板電視顯示屏生產過程中產生大量的廢玻璃粉末（含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂以及其他少量可溶于稀酸的物質）．某課題組以此粉末為原料回收鈰，設計實驗流程如下：

（1）洗滌濾渣A的目的是為了去除Fe³⁺、Cl^-（填離子符號），檢驗濾渣A是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現紅色，則已洗凈，反之，未洗凈或取最后洗滌液少量，滴加AgNO₃，如無白色沉淀，則洗干凈．
（2）第②步反應的離子方程式是6H⁺+H₂O₂+2CeO₂=2Ce³⁺+O₂ ↑+4H₂O，濾渣B的主要成分是SiO₂．
（3）萃取是分離稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP不能（填“能”或“不能”）與水互溶．實驗室進行萃取操作是用到的主要玻璃儀器有分液漏斗、燒杯、量筒等．
（4）取上述流程中得到的Ce（OH）₄[M=208g/mol]產品0.500g，加硫酸溶解后，用0.1000mol•L^-1FeSO₄標準溶液滴定（鈰被還原為Ce³⁺），消耗20.00mL標準溶液，該產品中Ce（OH）₄的質量分數為83.20%．（保留兩位小數）

Answer 1

分析 ①CeO₂、SiO₂、Fe₂O₃等中加入稀鹽酸，Fe₂O₃轉化FeCl₃存在于濾液中，濾渣為CeO₂和SiO₂；②加入稀硫酸和H₂O₂，CeO₂轉化為Ce³⁺，濾渣為SiO₂；③加入堿后Ce³⁺轉化為沉淀，④通入氧氣講Ce從+3氧化為+4，得到產品，
（1）根據濾渣A上含有FeCl₃；取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現紅色，則已洗凈，反之，未洗凈；
（2）根據氧化還原反應中電子得失守恒來分析；濾渣B為SiO₂；
（3）萃取劑與水不互溶，結合萃取需要的儀器分析；
（4）根據電子守恒建立關系式：Ce（OH）₄～FeSO₄，然后進行計算求出Ce（OH）₄的質量，最后求出質量分數．

解答 解：①CeO₂、SiO₂、Fe₂O₃等中加入稀鹽酸，Fe₂O₃轉化FeCl₃存在于濾液中，濾渣為CeO₂和SiO₂；②加入稀硫酸和H₂O₂，CeO₂轉化為Ce³⁺，濾渣為SiO₂；③加入堿后Ce³⁺轉化為沉淀，④通入氧氣講Ce從+3氧化為+4，得到產品，
（1）濾渣A上含有FeCl₃，洗滌濾渣A的目的是為了除去Fe³⁺、Cl^-；取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現紅色，則已洗凈，反之，未洗凈；
故答案為：Fe³⁺、Cl^-；取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現紅色，則已洗凈，反之，未洗凈或取最后洗滌液少量，滴加AgNO₃，如無白色沉淀，則洗干凈；
（2）稀硫酸、H₂O₂，CeO₂三者反應生成轉化為Ce₂（SO₄）₃、O₂和H₂O，反應的離子方程式為：6H⁺+H₂O₂+2CeO₂=2Ce³⁺+O₂ ↑+4H₂O；加入稀硫酸和H₂O₂，CeO₂轉化為Ce³⁺，SiO₂不反應，濾渣B的成分為SiO₂，
故答案為：6H⁺+H₂O₂+2CeO₂=2Ce³⁺+O₂ ↑+4H₂O；SiO₂；
（3）化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，所以TBP不能與水互溶，故答案為：不能；分液漏斗；
（4）用0.1000mol/LFeSO₄溶液滴定至終點，鈰被還原成Ce³⁺，則Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，則
   Ce（OH）₄～FeSO₄
   0.002mol    0.1000mol/L^-1×0.020L
所以m（Ce（OH）₄）=0.002mol×208g/mol=0.416g，
產品中Ce（OH）₄的質量分數為$\frac{0.416}{0.500}×100%$=83.20%，
故答案為：83.20%．

點評 本題以工藝流程為基礎，考查化學實驗基本操作、元素及化合物知識、化學計算、氧化還原反應等相關知識，題目難度中等，明確實驗流程及反應原理為解答關鍵，試題有利于培養學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力．