Question

【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。

回答下列问题：

（1）滤液1中加入H2O2溶液的目的是____________________________________________________。

（2）设计实验证明滤液1中含有Fe2＋__________________________________________________________。

（3）在酸性溶液中，已知Fe2＋溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4，书写该反应的离子方程式____________________________________________________________________。

（4）由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式______________________________________________。

（5）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.l000 mol·L-1的FeSO4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)，Mr（Ce）＝140。

Answer 1

【答案】使Fe2＋氧化为Fe3＋ 取少许滤液1，滴加铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则证明滤液1中有Fe2＋ Fe2＋ +2FeO(OH) == Fe3O4 +2H＋ 4Ce3 ++ O2 +12OH－+2H2O ==4Ce(OH)4↓ 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H2O2，使FeSO4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+3H2SO4=Ce2(SO4)3+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↓，加入分解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（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）中也不SiO2溶于酸，加入稀硫酸可将CeO2和SiO2与Fe2O3、FeO分离，滤液1中加入H2O2的目的是使Fe2＋氧化为Fe3＋；

（2）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+方法为：取少许滤液1，滴加铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则证明滤液1中有Fe2＋；

（3）已知Fe2＋溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4，根据电子得失守恒和原子守恒可知该反应的离子方程式为Fe2＋ +2FeO(OH) == Fe3O4 +2H＋；

（4）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，离子方程式为：4Ce3 ++ O2 +12OH－+2H2O ==4Ce(OH)4↓；

（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）=0.1×25×10-3mol，m[Ce(OH)4]=0.1×25×10-3×208g，该产品中Ce(OH)4的纯度的表达式为×100=98%。