题目内容
【题目】二氧化铈CeO2是一种重要的稀土氧化物，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）。某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。
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）滤液1中加入H2O2溶液的目的是____________________。滤渣1中加入稀酸A和H2O2发生反应的离子方程是为______________________。
（3）某同学设计实验证明滤液1中含有Fe2+，他所用的试剂的化学式为______________。
（4）己知溶液中的Fe2+可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4，请书写该反应的离子方程式__________________________________。
（5）由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式___________________________。
（6）硫酸铁铵晶体[Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·3H2O]广泛用于水的净化处理，请用离子方程式解释其作用原理：___________________________ 。
（7）取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.531 g，加硫酸溶解后，用浓度为0.1000mol·L-1FeSO4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+ )，消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)4的质量分数为___________________(结果保留两位有效数字)。
【答案】H2SO4 使Fe2+氧化为Fe3+ 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2+4H2O 铁氰化钾溶液（或高锰酸钾溶液） Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+ 4Ce3++O2+12OH+2H2O=4Ce(OH)4↓ Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+ 0.98或98%
【解析】
反应过程为：废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）中加入稀硫酸，FeO转化为FeSO4、Fe2O3转化Fe2(SO4)3存在于滤液1中，滤渣1为CeO2和SiO2；滤液1中加入稀硫酸和双氧水，FeSO4被氧化为Fe2(SO4)3，溶液1为Fe2(SO4)3溶液，加入硫酸铵混合蒸发浓缩、常温晾干后得到硫酸铁铵晶体；滤渣1中加入稀硫酸和H2O2，CeO2转化为Ce3+存在于滤液2中，反应为2CeO2 +H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，滤渣2为SiO2；滤液2加入碱并通入氧气将Ce从+3氧化为+4后Ce3+转化为沉淀Ce(OH)4，反应为：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4↓，加热分解Ce(OH)4得到产品CeO2，据此分析作答。
（1）已知：CeO2不溶于稀硫酸，废玻璃粉末中也不SiO2溶于酸，加入稀硫酸可将CeO2和SiO2与Fe2O3、FeO分离，因此稀酸A的分子式是H2SO4；
（2）根据以上分析可知滤液1中加入H2O2溶液的目的是使Fe2+氧化为Fe3+；滤渣1中加入稀酸A和H2O2发生反应的离子方程是为2CeO2 +H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，故答案为：使Fe2+氧化为Fe3+；2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2+4H2O；
（3）亚铁离子有还原性能使酸性高锰酸钾褪色，也与铁氰化钾生成蓝色沉淀，故证明滤液1中含有Fe2+的试剂为铁氰化钾溶液（或高锰酸钾溶液）；
（4）溶液中的Fe2+可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4，根据原子守恒可知该反应的离子方程式为Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+；
（5）滤液2为含有Ce3+的溶液，加入碱并通入氧气将Ce从+3氧化为+4后Ce3+转化为沉淀Ce(OH)4，反应的离子方程式为：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4↓；
（6）硫酸铁铵晶体溶于水后，由于存在水解反应Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，因此可以作为净水剂，故答案为：Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+；
（5）用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定至终点，铈被还原成Ce3+，则Fe2+被氧化为Fe3+，则 Ce(OH)4～Ce3+～FeSO4， 所以n[Ce(OH)4]=n(FeSO4)=0.1000×25×10-3mol，m[Ce(OH)4]=0.1000×25×10-3×208g，该产品中Ce(OH)4的纯度的表达式为
×100=0.98或98%。
