题目内容
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以及其他少量可溶于稀酸的物质)。某课题组以此粉末为原料回收铈,设计实验流程如下:
(1)洗涤滤渣A的目的是为了去除________(填离子符号),检验该离子是否洗净的方法是___________________________________________________。
(2)第②步反应的离子方程式是__________________________________,滤渣B的主要成分是________。
(3)萃取是分离稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来,TBP________(填“能”或“不能”)与水互溶。实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有________、烧杯、玻璃棒、量筒等。
(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.536 g,加硫酸溶解后,用0.100 0 mol·L-1 FeSO4标准溶液滴定终点(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________。
(1)Fe3+ 取最后一次洗涤液,加入KSCN溶液,若不出现红色,则已洗净;反之,未洗净(其他合理答案均可)
(2)2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++4H2O+O2↑ SiO2(其他合理答案均可)
(3)不能 分液漏斗
(4)97.0%
【解析】 根据题给流程图分析反应过程,确定每步的具体反应,然后根据题给要求进行分析解答。
(1)操作①加入稀盐酸的主要目的是使氧化铁溶于稀盐酸生成氯化铁,所以滤渣表面应附有Fe3+和Cl-,若有Fe3+存在,在③加碱时会生成Fe(OH)3沉淀,影响Ce(OH)4的纯度,所以要除去Fe3+。可以用KSCN溶液来检验Fe3+是否存在。(2)反应物中有CeO2、H2O2和H2SO4,生成物中有Ce3+,此过程中Ce由+4价变为+3价,得电子,所以H2O2中-1价的O就应该失电子变为0价的O,即氧气;然后再根据质量守恒和电荷守恒进行微粒的补充和配平即可。SiO2不溶于酸,所以滤渣B的成分为SiO2。(3)因为TBP可以作为萃取剂,所以不能和水互溶;在萃取时除了要用到烧杯、玻璃棒、量筒外,还需要用到的主要玻璃仪器是分液漏斗。(4)在滴定过程中发生反应的离子方程式为Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+,每有1 mol Ce4+反应即可消耗1 mol Fe2+,消耗硫酸亚铁的物质的量为2.5×10-3 mol,所以0.536 g样品中含有2.5×10-3 mol Ce(OH)4,其质量为0.52 g,即质量分数约为97.0%。
硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌,菱锌矿的主要成分是ZnCO3,并含少量的Fe2O3 、FeCO3、MgO、CaO等,生产工艺流程示意如图下:
(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是____________________________________。
(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式:
□Fe(OH)2+□______+□______=□Fe(OH)3+□Cl-
(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的,组成元素是Fe、O和H,化学式量为89,化学式是________________。
(4)根据下表数据,调节“滤液2”的pH时,理论上可选用的最大区间为___。
| Mg(OH)2 | Zn(OH)2 | MgCO3 | CaCO3 |
开始沉 淀的pH | 10.4 | 6.4 |
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沉淀完全 的pH | 12.4 | 8.0 |
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开始溶 解的pH |
| 10.5 |
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Ksp | 5.6×10-12 |
| 6.8×10-6 | 2.8×10-9 |
(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中,合适的反应物是________(选填序号)。
a.大理石粉 b.石灰乳 c.纯碱溶液 d.烧碱溶液
(6)“滤液4”之后的操作依次为________、________、过滤、洗涤、干燥。
(7)分析图中数据,菱锌矿粉中ZnCO3 的质量分数不低于________。