题目内容
【题目】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)。某课题小组以此粉末为原料,设计如下工艺流程对资源进行回收,得到Ce(OH)4和硫酸铁铵矾:
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,Ce3+易水解,Ce4+有较强氧化性;
Ⅱ.CeO2不溶于稀硫酸;
Ⅲ.硫酸铁铵矾[Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O]广泛用于水的净化处理。
(1)滤液A的主要成分 (填写化学式)。
(2)写出反应①的离子方程式 。
(3)反应①之前要洗涤滤渣B,对滤渣B进行洗涤的实验操作方法是 。
(4)稀土元素的提纯,还可采用萃取法。已知化合物HT作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来,过程表示为Ce2(SO4)3 (水层)+ 6HT(有机层)2CeT3 (有机层)+3H2SO4(水层) ,分液得到CeT3 (有机层),再加入H2SO4 获得较纯的含Ce3+的水溶液。可选择硫酸作反萃取剂的原因是 。
(5)用滴定法测定制得的Ce(OH)4产品纯度。
所用FeSO4溶液在空气中露置一段时间后再进行滴定,则测得该Ce(OH)4产品的质量分数 。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
(6)已知Fe3+沉淀的pH范围:2.2~3.2,Fe2+沉淀的pH范围:5.8~7.9,Zn2+沉淀的pH范围:5.8~11.0,pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。现用FeSO4溶液(含有ZnSO4杂质)来制备硫酸铁铵矾。实验中可选用的试剂: KMnO4溶液、30%H2O2、 NaOH溶液、饱和石灰水、稀H2SO4溶液、稀盐酸。
实验步骤依次为:
向含有ZnSO4杂质的FeSO4溶液中,加入足量的NaOH溶液至pH>11, ;
② ;
③向②中得到的溶液中加入硫酸铵溶液, ,过滤、洗涤、常温晾干,得硫酸铁铵晶体(NH4) Fe(SO4)2·12H2O。
【答案】(1)Na2SiO3;(2)2CeO2 + H2O2 + 6H+ ==2Ce3+ +O2↑+4 H2O;(3)沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀,待水自然流下,重复2~ 3次;(4)加入硫酸,可使平衡向左进行,使Ce3+进入水层;(5)偏大;(6)①过滤、洗涤;②将沉淀溶解在足量的稀硫酸中,并加入适量30%H2O2溶液,充分反应;③蒸发浓缩,冷却结晶。
【解析】
试题分析:(1)Fe2O3、FeO属于碱性氧化物,根据流程图,CeO2不与NaOH反应,因此滤液A成分是Na2SiO3;(2)CeO2不同于硫酸,则滤渣B为CeO2,Ce4+具有强氧化性,CeO2+H++H2O2→Ce3++O2↑+H2O然后根据化合价的升降进行配平,因此:2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O;(3)对滤渣进行洗涤方法是:沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀,待水自然流下,重复2~ 3次;(4)使用硫酸增加生成物的浓度,促使反应向逆反应方向进行,让Ce3+进入水层;(5)FeSO4中Fe2+容易被空气中氧气所氧化,因此滴定中消耗FeSO4量增多,即Ce(OH)4的产品质量分数偏大;(6)①pH>11,Zn2+、Fe2+全部转化成沉淀,然后过滤、洗涤;②将沉淀溶解在足量的稀硫酸中,并加入适量30%H2O2溶液,充分反应;③蒸发浓缩,冷却结晶。
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【题目】欲用98%的浓硫酸(g=1.84g·cm-3)配制成浓度为0.5mol·L-1的稀硫酸500ml。
(1)选用的主要仪器有:
①__________,②__________,③__________,④____________,⑤____________。
(2)请将下列各操作,按正确的序号填在横线上。
A.用量筒量取浓H2SO4 |
B.反复颠倒摇匀 |
C.用胶头滴管加蒸馏水至刻度线 |
D.洗净所用仪器 |
E.稀释浓H2SO4
F.将溶液转入容量瓶
其操作正确的顺序依次为______________________。
(3)简要回答下列问题:
①所需浓硫酸的体积为____________mL。
②如果实验室有15mL、20mL、50mL的量筒应选用____________mL的量筒最好,量取时发现量筒不干净用水洗净后直接量取将使浓度__________(“偏高”、“偏低”、“无影响”)
③将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入盛水的烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌的目的是____________,若搅拌过程中有液体溅出结果会使浓度偏____________。
④在转入容量瓶前烧杯中液体应____________,否则会使浓度偏____________;并洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,洗涤液也要转入容量瓶,否则会使浓度____________。
⑤定容时必须使溶液凹液面与刻度线相切,若俯视会使浓度____________;仰视则使浓度___________。