Question

【題目】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(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末（含SiO2、 Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì))。某課題組以此粉末為原料，設(shè)計(jì)如下工藝流程對資源進(jìn)行回收，得到純凈的CeO2和硫酸鐵銨晶體。

已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液

(1)稀酸A的分子式是_____________________。

(2)濾液1中加入H2O2溶液的目的是____________________。濾渣1中加入稀酸A和H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程是為______________________。

(3)某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明濾液1中含有Fe2+，他所用的試劑的化學(xué)式為______________。

(4)己知溶液中的Fe2+可以和難溶于水的FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4，請書寫該反應(yīng)的離子方程式__________。

(5)由濾液2生成Ce(OH)4的離子方程式_____________________。

(6)硫酸鐵銨晶體[Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·3H2O]廣泛用于水的凈化處理，請用離子方程式解釋其作用原理：_____________________ 。

Answer 1

【答案】 H2SO4 使 Fe2+氧化為 Fe3+ 2CeO2 + H2O2+ 6H+=2Ce3++O2+4 H2O 鐵氰化鉀溶液（或高錳酸鉀溶液） Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+ 4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4↓ Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+

【解析】反應(yīng)過程為：廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì)）中加入稀硫酸，FeO轉(zhuǎn)化為FeSO4、Fe2O3轉(zhuǎn)化Fe2（SO4）3存在于濾液1中，濾渣1為CeO2和SiO2；濾液1中加入稀硫酸和雙氧水，FeSO4被氧化為Fe2（SO4）3，溶液1為Fe2（SO4）3溶液，加入硫酸銨混合蒸發(fā)濃縮、常溫晾干后得到硫酸鐵銨晶體；濾渣1中加入稀硫酸和H2O2，CeO2轉(zhuǎn)化為Ce3+存在于濾液2中，反應(yīng)為2CeO2 +H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，濾渣2為SiO2；濾液2加入堿并通入氧氣將Ce從+3氧化為+4后Ce3+轉(zhuǎn)化為沉淀Ce(OH)4，反應(yīng)為：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4↓，加熱分解Ce(OH)4得到產(chǎn)品CeO2；則

（1）已知：CeO2不溶于稀硫酸，廢玻璃粉末中也不SiO2溶于酸，加入稀硫酸可將CeO2和SiO2與Fe2O3、FeO分離，因此稀酸A的分子式是H2SO4；（2）根據(jù)以上分析可知濾液1中加入H2O2溶液的目的是使Fe2+氧化為Fe3+。濾渣1中加入稀酸A和H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程是為2CeO2 +H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；（3）亞鐵離子有還原性能使酸性高錳酸鉀褪色，也與鐵氰化鉀生成藍(lán)色沉淀，故證明濾液1中含有Fe2+的試劑為鐵氰化鉀溶液（或高錳酸鉀溶液）；（4）溶液中的Fe2+可以和難溶于水的FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4，根據(jù)原子守恒可知該反應(yīng)的離子方程式為Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+；（5）濾液2為含有Ce3+的溶液，加入堿并通入氧氣將Ce從+3氧化為+4后Ce3+轉(zhuǎn)化為沉淀Ce(OH)4，反應(yīng)的離子方程式為：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4↓；（6）硫酸鐵銨晶體溶于水后，由于存在水解反應(yīng)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，生成的氫氧化鐵膠體具有吸附性，因此可以作為凈水劑。