Question

【题目】铈(Ce)是种重要的稀土元素。以富含CeO2的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3以及其他少量可溶于稀酸的杂质)为原料，采用多种方法回收铈。请回答下列问题：

已知：CeO2不溶于稀盐酸，也不溶于NaOH溶液。

⑴滤渣的成分是________，反应②的离子方程式是________。

⑵干法空气氧化法回收铈是把Ce(OH)3被空气氧化成Ce(OH)4，氧化过程中发生的化学反应方程式为________。两种制备Ce(OH)4的数据如下表：

干法空气氧化法	氧化温度	氧化率	氧化时间
暴露空气中	110～120	90	18
在对流空气氧化炉中	110～120	99	8

在对流空气氧化炉中大大缩短氧化时间的原因是________。

⑶利用电解方法也可以实现铈的回收。

①在酸性条件下电解Ce2O3(如图)：阳极电极反应式为________，离子交换膜为________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。

②电解产物Ce(SO4)2是重要的氧化剂，将其配成标准溶液，在酸性条件下能测定工业盐中NaNO2的含量，写出发生反应的离子方程式________。

Answer 1

【答案】SiO2、CeO2 H2O2 + 6H+ + 2CeO2 = 2Ce3+ + O2↑+ 4H2O 4Ce(OH)3 + O2 + 2H2O = 4Ce(OH)4 空气对流能使氧气浓度增大，使氧化表面增大 Ce2O3 －2e－ + 6H+ = 2Ce4+ + 3H2O 阳 2Ce4+ + NO2－+ H2O = 2Ce3++ 2H+ + NO3－

【解析】

废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质中加入稀盐酸，Fe2O3转化FeCl3存在于滤液中，滤渣为CeO2和SiO2；加入稀硫酸和H2O2，CeO2转化为Ce3+，滤渣为SiO2；加入碱和氧气后Ce3+转化为Ce(OH)4沉淀，Ce(OH)4分解为CeO2；

⑴由以上信息得知滤渣的成分，加入稀硫酸和H2O2，CeO2转化为Ce3+，写出反应②的离子方程式；

⑵氧化过程中Ce(OH)3被空气氧化成Ce(OH)4；空气对流能使氧气浓度增大，使氧化表面增大，缩短氧化时间；

⑶①阳极上Ce2O3失电子生成Ce4+，阴极上氢离子得电子，Ce4+透过离子交换膜进入阴极得到Ce(SO4)2；②Ce(SO4)2在酸性条件下被NaNO2还原为Ce3+。

⑴由以上分析可知滤渣的成分是SiO2、CeO2，加入稀硫酸和H2O2，CeO2转化为Ce3+，反应②的离子方程式是H2O2 + 6H+ + 2CeO2 = 2Ce3+ + O2↑+ 4H2O；

故答案为：SiO2、CeO2；H2O2 + 6H+ + 2CeO2 = 2Ce3+ + O2↑+ 4H2O；

⑵氧化过程中Ce(OH)3被空气氧化成Ce(OH)4，发生的化学反应方程式为4Ce(OH)3 + O2 + 2H2O = 4Ce(OH)4；空气对流能使氧气浓度增大，使氧化表面增大，则对流空气使氧化炉中大大缩短氧化时间；

故答案为：4Ce(OH)3 + O2 + 2H2O = 4Ce(OH)4；空气对流能使氧气浓度增大，使氧化表面增大；

⑶①阳极上Ce2O3失电子生成Ce4+，电极反应式为Ce2O3 －2e－ + 6H+ = 2Ce4+ + 3H2O，阴极上氢离子得电子，Ce4+透过离子交换膜进入阴极得到Ce(SO4)2，所以离子交换膜为阳离子交换膜为；

故答案为：Ce2O3 －2e－ + 6H+ = 2Ce4+ + 3H2O；阳；

②Ce(SO4)2在酸性条件下被NaNO2还原为Ce3+，离子方程式为2Ce4+ + NO2－+ H2O = 2Ce3++ 2H+ + NO3－，故答案为：2Ce4+ + NO2－+ H2O = 2Ce3++ 2H+ + NO3－。