Question

(13分)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：

已知：
ⅰ．酸性条件下，铈在水溶液中有、两种主要存在形式，易水解，有较强氧化性。
ⅱ．CeO₂不溶于稀硫酸
ⅲ．硫酸铁铵［aFe₂(SO₄) ₃·b(NH₄) ₂SO₄·cH₂O］广泛用于水的净化处理。
（1）．操作Ⅰ的名称是       　　   ，检验硫酸铁铵溶液中含有NH₄⁺的方法是：              　。
（2）．反应①之前先要洗涤滤渣B，其目的是为了除去　　　　　　　　　　　（填离子符号）。
（3）．写出反应①的化学方程式     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）．用滴定法测定制得的Ce(OH)₄产品纯度。

滴定时所用定量仪器的读数精确为  　；若所用FeSO₄溶液在空气中露置一段时间后再进进行滴定，则测得该Ce(OH)₄产品的质量分数   　　。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
（5）．称取14.00g硫酸铁铵样品，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份加入足量NaOH溶液，过滤洗涤沉淀并烘干灼烧至恒重得到1.60g固体；向另一份溶液中加入0.5mol/L Ba(NO₃)₂溶液100mL，恰好完全反应。则该硫酸铁铵的化学式为    　　　　。

Answer 1

（1）冷却结晶，取少量溶液于试管中，加入NaOH溶液，加热，在试管口置一湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明含有NH₄⁺；（2）Fe³⁺、Fe²⁺；（3）2CeO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Ce₂(SO₄)₃+O₂↑+4H₂O
（4）0.01mol，偏大；（5）Fe₂(SO₄)₃·2(NH₄)₂SO₄·2H₂O

试题分析：（1）根据示意图可知操作Ⅰ是冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵。检验硫酸铁铵溶液中含有NH₄⁺的方法是取少量溶液于试管中，加入NaOH溶液，加热，在试管口置一湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明含有NH₄⁺；或取少量溶液于试管中，加入NaOH溶液，加热，在试管口置一蘸有浓盐酸的玻璃棒，若有白烟产生，则证明含有NH₄⁺；（2）．反应①之前先要洗涤滤渣B，其目的是为了除去表面的杂质离子Fe³⁺、Fe²⁺；（3）由于Ce⁴⁺有较强氧化性反应，而H₂O₂有还原性，在酸性条件下反应。因此①的化学方程式2CeO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Ce₂(SO₄)₃+O₂↑+4H₂O，得到含有Ce³⁺的溶液。（4）滴定时所用定量仪器滴定管的读数精确为0.01ml; 若所用FeSO₄溶液在空气中露置一段时间后再进进行滴定，则消耗的FeSO₄溶液体积偏大，测定的该Ce(OH)₄产品的质量分数就偏高；（5）第一份加入NaOH足量得到的固体Fe(OH)₂, 烘干灼烧至恒重得到1.60g固体是Fe₂O₃。n(Fe₂O₃)="1.6g" ÷160 g/mol =0.01mol.n(Fe)=0.02mol;第二份中加入0.5mol/L Ba(NO₃)₂溶液100mL，恰好完全反应，则产生BaSO₄沉淀。n(SO₄^2-)=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，根据电荷守恒可得n(NH₄⁺)×1+0.02mol×3=0.05mol×2，解得n(NH₄⁺)=0.04mol.n(H₂O)= (7.00g－0.04mol×17g/mol－0.02mol×56g/mol－0.05mol× 96g/mol)÷ 18 g/mol =0.02mol.所以该晶体中n(Fe3+): n(NH₄⁺): n(SO₄^2-): n(H₂O)="0.02:0.04:0.05:0,02=2:4:" 5:2.因此该晶体的化学式为Fe₂(SO₄)₃·2(NH₄)₂SO₄·2H₂O。₄⁺的检验、实验操作的目的、化学方程式的书写、滴定法在物质组成测定中的应用的知识。