Question

【题目】废旧显示屏玻璃中含有SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质．某课题小组以此玻璃粉末为原料，制得Ce（OH）4和硫酸铁铵矾，流程设计如下：

已知：Ⅰ、酸性条件下，铈在水溶液中有Ce3+、Ce4+两种主要存在形式，Ce4+有较强氧化性；
Ⅱ、CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于氢氧化钠溶液．
回答以下问题：
（1）操作①的名称是；该操作所用的玻璃仪器有：烧杯、、 ．
（2）反应（2）中过氧化氢的作用是： ．
（3）反应（3）的离子方程式是：
（4）已知有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce3+（水层）+6HT（有机层）2CeT3（有机层）+6H+（水层）从平衡角度解释：向CeT3（有机层）加入硫酸获得较纯的含Ce3+的水溶液的原因是 ．
（5）硫酸铁铵矾广泛用于水的净化处理，其净水原理用离子方程式表示为：
（6）相同物质的量浓度的以下四种溶液中，铵根离子浓度由大到小的顺序是： ．
a．xFe2（SO4）3y（NH4）2SO4zH2Ob．（NH4）2SO4c．（NH4）2CO3d．NH3H2O
（7）为测定某硫酸铁铵矾样品的组成，现称取14.00g该样品，将其溶于水配制成100mL溶液；再将溶液分成两等份，向其中一份加入足量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤沉淀、再烘干灼烧至恒重，得到1.60g固体；向另一份溶液中加入0.5mol/L硝酸钡溶液100mL，恰好完全反应．则该硫酸铁铵矾的化学式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）过滤；漏斗；玻璃棒
（2）氧化使Fe2+转化为Fe3+
（3）2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑
（4）混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动
（5）Fe3++3H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+
（6）a＞b＞c＞d
（7）Fe2（SO4）3?2（NH4）2SO4?2H2O
【解析】解：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；滤渣A（Fe2O3、CeO2、FeO）加稀硫酸后过滤得滤液B是硫酸亚铁溶液，加入硫酸和氧化剂过氧化氢可生成溶液C中为硫酸铁，所加氧化剂过氧化氢不引入新杂质，加热蒸发得到溶液D为饱和硫酸铁溶液，在溶液中加入硫酸铵溶液得到硫酸铁铵矾；滤渣B的成分是CeO2；CeO2与H2O2和稀H2SO4反应生成Ce3+和O2 ， 加入HT硫酸萃取，将Ce3+从水溶液中萃取出来，Ce3+加碱和氧气发生氧化还原反应生成Ce（OH）4 ， （1）通过操作①得到滤渣和滤液，则操作①为过滤，过滤需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；所以答案是：过滤；漏斗、玻璃棒；（2）反应②中H2O2的作用是氧化使亚铁离子为铁离子；
所以答案是：氧化使Fe2+转化为Fe3+；（3）反应③是酸性溶液中CeO2被过氧化氢还原生成Ce3+离子，过氧化氢被氧化生成氧气，反应的离子方程式2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑；
所以答案是：2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑；（4）有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce3+（水层）+6HT（有机层）═2CeT3（有机层）+6H+（水层），加入硫酸增大氢离子浓度，平衡逆向进行向形成Ge3+水溶液方向移动，获得较纯的含Ce3+的水溶液；
所以答案是：混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动；（5）硫酸铁铵矾[Fe2（SO4）3（NH4）2SO424H2O]广泛用于水的净化处理，其净水原理是溶解后溶液中的铁离子水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附悬浮杂质的作用，可以净水，反应的离子方程式为：Fe3++3H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+；
所以答案是：Fe3++3H2O=Fe（OH）3（胶体）+3H+；（6）相同物质的量浓度的以下三种溶液中，
a．xFe2（SO4）3y（NH4）2SO4zH2O 溶液中铁离子水解显酸性抑制铵根离子水解，铵根离子浓度增大；
b．（NH4）2SO4 溶液中硫酸根离子对铵根离子水解无影响；
c．（NH4）2CO3 ， 溶液中碳酸根离子水解显碱性促进铵根离子水解，铵根离子浓度减小；
d．NH3H2O，电离较弱，铵根离子浓度最小；
所以答案是：a＞b＞c＞d；（7）称取14.00g样品，将其溶于水配置成100mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到沉淀并烘干灼烧至恒重得到1.60g固体为氧化铁，n（Fe2O3）= =0.01mol，生成氢氧化铁沉淀物质的量为，n（Fe（OH）3）=0.02mol，
向另一份溶液中加入0.05mol Ba（NO3）2溶液，恰好完全反应，则n（SO42﹣）=0.05mol，
所以14.00g样品中含有Fe2（SO4）30.02mol，n（SO42﹣）为0.1mol，则（NH4）2SO4为0.1mol﹣0.02mol×3=0.04mol，
则m（H2O）=14.00g﹣0.02mol×400g/mol﹣0.04mol×132g/mol=0.72g，n（H2O）= =0.04mol，
则n（Fe2（SO4）3）：n（（NH4）2SO4）：n（H2O）=0.02：0.04：0.04=1：2：2，
所以化学式为Fe2（SO4）32（NH4）2SO42H2O；
所以答案是：Fe2（SO4）32（NH4）2SO42H2O．