题目内容
【题目】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______________。
【答案】 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%。
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【题目】溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下:
苯 | 溴 | 溴苯 | |
密度/g﹒cm-3 | 0.88 | 3.10 | 1.50 |
沸点/℃ | 80 | 59 | 156 |
水中溶解度 | 微溶 | 微溶 | 微溶 |
按下列合成步骤回答问题:
(1)在a中加入15mL无水苯和少量铁屑,在b中小心加入4.0mL液态溴,向a中滴入几滴溴,有白色烟雾产生,是因为生成了 气体。继续滴加至液溴滴完,装置d的作用是 ;
(2)液溴滴完后,经过下列步骤分析提纯:
①向a中加入10mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;
②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤,NaOH溶液洗涤的作用是 ;
(3)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为 ,要进一步提纯,下列操作中必须要做的是 (填入正确操作前的字母)
A.重结晶 B.过滤 C.蒸馏 D.萃取