Question

【题目】废旧显示屏玻璃中含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［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O］，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NaOH溶液。

回答以下问题：

（1）滤渣A的主要成分是___。

（2）反应②中H2O2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H2SO4 获得较纯的含Ce3+的水溶液的原因是___。

（5）硫酸铁铵矾［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O］广泛用于水的净化处理，其净水原理用离子方程式解释是___。

Answer 1

【答案】Fe2O3、CeO2、FeO 氧化使Fe2+转化为Fe3+ 2GeO2+6H+ +H2O2 = 2Ge3++4H2O+O2↑ 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 Fe3++3H2OFe(OH)3 +3H+

【解析】

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，以此解答该题。

(1)废旧显示屏玻璃中含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质，加入NaOH溶液可除去其中的二氧化硅，则滤渣A的主要成分是Fe2O3、CeO2、FeO；

(2)反应②中H2O2的作用是氧化使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↑；

(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；

(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++3H2OFe(OH)3+3H+。