题目内容

【题目】我国拥有丰富的稀土矿产资源,在合金中加入适量的稀土金属,能大大改善合金的性能,因而,稀土金属又被称为冶金工业的维生素。铈是一种重要的稀土元素,常见的化合价为+3和+4。某课题小组以平板电视显示屏生产过程中,产生的大量废玻璃粉末为原料(其中含有SiO2Fe2O3CeO2FeO等物质),制取CeO2和硫酸铁铵矾[NH4Fe(SO4)212H2O],流程如下:

已知:CeO2不溶于强酸或强碱

1)稀酸A中酸的分子式是___。滤渣2的主要成分___(填化学式)

2)滤液1中加入H2O2溶液的目的是___。滤渣1中加入H2O2,主要利用了H2O2的什么性质?___

3)酸性条件下,H2O2Fe3CeO2三种物质,氧化性由强到弱的顺序是___

4)写出由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式___

5)硫酸铁铵矾[NH4Fe(SO4)212H2O]广泛用于水的净化处理,其净水原理是___(用离子方程式表示)

6)取上述流程中所获得的Ce(OH)4样品5.31g,加稀H2SO4溶解后配制成100mL溶液,取出10.00mL,用浓度为0.1000 molL1FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3),消耗25.00mL标准溶液。该样品中Ce(OH)4的纯度是___

【答案】H2SO4 SiO2 Fe2+氧化为Fe3+ 还原性 CeO2> H2O2> Fe3+ 4Ce3++O2+12OH-+2H2O═4Ce(OH)4 Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+ %

【解析】

反应过程为:废玻璃粉末(含SiO2Fe2O3CeO2FeO等物质)中加入稀硫酸,FeO转化为FeSO4Fe2O3转化Fe2(SO4)3存在于滤液1中,滤渣1CeO2SiO2;滤液1中加入稀硫酸和过氧化氢,被FeSO4氧化为Fe2(SO4)3,溶液1Fe2(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H2O2CeO2转化为Ce3+存在于滤液2中,反应为2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O,滤渣2SiO2;滤液2加入NaOH并通入氧气将Ce+3氧化为+4Ce3+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

1)已知:CeO2不溶于强酸强碱,废玻璃粉末(SiO2Fe2O3CeO2FeO等物质)SiO2也不溶于强酸,加入稀硫酸可将CeO2SiO2Fe2O3FeO分离,稀酸为H2SO4;滤渣2SiO2

2)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H2O2,主要利用了H2O2的还原性;

3)酸性环境下,2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2OCeO2Ce元素化合价从+4变为+3,化合价降低,被还原,发生还原反应,CeO2作氧化剂,其氧化性:CeO2> H2O22Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2OH2O2O元素的化合价从-1变为-2,化合价降低,被还原,发生还原反应,H2O2作氧化剂,其氧化性:H2O2> Fe3+,所以氧化性:CeO2> H2O2> Fe3+

4)液2加入NaOH并通入氧气将Ce+3氧化为+4Ce3+转化为沉淀Ce(OH)4,滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式为:4Ce3++O2+12OH-+2H2O═4Ce(OH)4

5)硫酸铁铵矾[NH4Fe(SO4)212H2O]广泛用于水的净化处理,Fe3+的水解生成具有吸附作用的Fe(OH)3胶体,其离子方程式为:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+

6Ce(OH)4 FeSO4

0.0025mol 0.1000mol/L-1×0.025L

所以mCe(OH)4 = 0.025mol×208g/mol = 5.2g

产品中Ce(OH)4的质量分数为:%

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