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的目的是为了除去 .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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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的目的是为了除去____________（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）。

(1) (共4分) Fe³^＋(1分)　取最后一次洗涤液(1分)，加入KSCN溶液(1分)，若不出现红色，则已洗净(1分)；反之，未洗净(其他合理答案均可)
(2) (共4分) 2CeO₂＋H₂O₂＋6H^＋=2Ce³^＋＋O₂↑＋4H₂O(3分) （配平错扣2分、没有↑扣1分）　 SiO₂(1分) (3)不能　分液漏斗(各2分) (4)97%或0.97( 4分)

解析试题分析：（1）废玻璃粉末中含有的二氧化铈和二氧化硅都是难溶于酸的，加入稀盐酸目的是溶解氧化铁等杂质，所以得到的滤渣主要是SiO₂、CeO₂，对滤渣进行洗涤就是要洗去残留的可溶性的Fe³^＋杂质，所以检验该离子是否洗净，应该取最后一次洗涤液，加入KSCN试剂，若不出现血红色现象，则证明已经洗涤干净，否则未洗净。
（2）滤渣A中的二氧化铈的Ce为+4价，而加入稀硫酸和H2O2后，固体CeO₂被溶解，且被还原为了+3价的Ce³⁺，所以可以看出加入的双氧水作还原剂，在性条件下发生氧化还原反应，方程式为：2CeO₂＋H₂O₂＋6H^＋=2Ce³^＋＋O₂↑＋4H₂O，所以得到的滤渣B是SiO2。
（3）化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，所以该萃取剂必须与水互不相容，在萃取分液操作中比需要用到分液漏斗。
（4）Ce(OH)₄产品在用硫酸溶解后生成了Ce⁴^＋，所以用还原剂滴定该溶液，Ce⁴^＋变成了Ce³^＋，而Fe²⁺被氧化成了Fe³⁺，所以根据电子的是守恒计算，n(Ce(OH)₄)=n(FeSO₄)="cV=0.100" 0 mol·L^－1×25.00 ×10^－3L=0.0025mol，所以Ce(OH)₄的质量分数W=nM/m_样品×100%=0.0025mol×208g/mol / 0.536g=97%。（要注意保留两位有效数字）。
考点：本题考查的是化学工艺流程题。

练习册系列答案

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锶（Sr）为第五周期ⅡA族元素，其化合物六水氯化锶（SrCl₂·6H₂O）是实验室重要的分析试剂，工业上常以天青石（主要成分为SrSO₄）为原料制备，生产流程如下：

已知：① 经盐酸浸取后，溶液中除含有Sr²⁺和Cl^－外，还含有少量Ba²⁺杂质；
② SrSO₄、BaSO₄的溶度积常数分别为3.3×10^－7、1.1×10^－10；
③ SrCl₂·6H₂O的摩尔质量为：267 g/mol。
（1）天青石焙烧前先研磨粉碎，其目的是_________________________________________。
（2）隔绝空气高温焙烧，若0.5 mol SrSO₄中只有S被还原，转移了4 mol电子。写出该反应的化学方程式：_____________________________________________。
（3）为了得到较纯的六水氯化锶晶体，过滤2后还需进行的两步操作是_______________。
（4）加入硫酸的目的是______________________。为了提高原料的利用率，滤液中Sr²⁺的浓度应不高于_________ mol/L（注：此时滤液中Ba²⁺浓度为1×10^－5 mol/L）。
（5）产品纯度检测：称取1.000 g产品溶解于适量水中，向其中加入含AgNO₃1.100×10^－2 mol的AgNO₃溶液（溶液中除Cl^―外，不含其它与Ag⁺反应的离子），待Cl^―完全沉淀后，用含Fe³⁺的溶液作指示剂，用0.2000 mol/L的NH₄SCN标准溶液滴定剩余的AgNO₃，使剩余的Ag⁺以AgSCN白色沉淀的形式析出。
①滴定反应达到终点的现象是_________________________________________。
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新型材料纳米级Fe粉具有超强的磁性，能用作高密度磁记录的介质以及高效催化剂等。
I．实验室采用气相还原法制备纳米级Fe,其流程如下：

（1）固体加热脱水通常要通入                                     。
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Ⅱ．在不同温度下，纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同：温度低于570℃时生成FeO，高于570℃时生成。甲同学用下图所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证固体产物。

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乙同学认为该条件下反应的固体产物为FeO。丙同学认为该结论不正确，他的理由是                 (用离子方程式表示)。
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卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含 Fe³⁺、Fe²⁺和Mn²⁺等离子。以卤块为原料可制得轻质氧化镁，工艺流程如下图：

已知：Fe²⁺氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化为Fe³⁺，生成Fe(OH)₃沉淀除去。若要求产品尽量不含杂质，请根据表1表2提供的资料，填写空白：
表1 生成氢氧化物沉淀的pH

物质	开始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）₃	2.7	3.7
Fe（OH）₂	7.6	9.6
Mn（OH）₂	8.3	9.8
Mg（OH）₂	9.6	11.1

表2 化学试剂价格表

试剂	价格（元/吨）
漂液（含NaClO，25.2%）	450
双氧水（含H₂O₂,30%）	2400
烧碱（含98% NaOH）	2100
纯碱（含99.5% Na₂CO₃）	600

用含有Al₂O₃、SiO₂和少量FeO·xFe₂O₃的铝灰制备Al₂(SO₄)₃·18H₂O，工艺流程如下：
Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H₂SO₄，过滤：
Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO₄溶液，调节溶液的pH约为3；
Ⅲ.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色；
Ⅳ.加入MnSO₄至紫红色消失，过滤；
Ⅴ.浓缩、结晶、分离，得到产品。
(1)H₂SO₄溶解Al₂O₃的离子方程式是___________________________________
_________________________。
(2)将MnO₄^—氧化Fe²^＋的离子方程式补充完整：4²^—

(3)已知：生成氢氧化物沉淀的pH

	Al(OH)₃	Fe(OH)₂	Fe(OH)₃
开始沉淀时	3.4	6.3	1.5
完全沉淀时	4.7	8.3	2.8

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L^－1。
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的____________________________________。
(4)已知：一定条件下，MnO₄^—可与Mn²^＋反应生成MnO₂。
①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，能说明沉淀中存在MnO₂的现象是
_________________________________________________________________。
②Ⅳ中加入MnSO₄的目的是______________________________________。

高铁酸钾(K₂FeO₄)是新型多功能水处理剂，碱性条件下性质稳定，其生产过程如下：

请回答下列问题
（1）氯碱工业制Cl₂的化学反应方程式                                  ；
（2）生成“反应液Ⅱ”的离子方程式是      ；（3）使用碱性KClO的原因是    ；
（4）从“反应液II”中分离出K2FeO4后，副产品是KCl和      (填化学式)，该混合物可用         方法分离提纯（填字母序号）；

（5）工业生产3.96t K₂FeO₄，理论上消耗Cl₂的物质的量为______mol。

红矾钠(重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇·2H₂O)是重要的基本化工原料，在印染工业、电镀工业和皮革工业中做辅助剂，在化学工业和制药工业中也可做氧化剂，应用领域十分广泛。实验室中红矾钠可用一种铬铁矿(主要成分：FeO·Cr₂O₃，还含有少量的Al₂O₃)通过以下过程来制取。

回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ中反应化学方程式为4FeO₂·Cr₂O₃(s)＋8Na₂CO₃(s)＋7O₂(g)=8Na₂CrO₄(s)＋2Fe₂O₃(s)＋8CO₂(g)。
①在实验室，步骤Ⅰ应在________(填“陶瓷”或“铁”)坩埚中完成。
②在常温下该反应速率极慢，下列措施中能使反应速率增大的是________(填字母)。
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(3)步骤Ⅳ中发生反应的离子方程式为________；反应完成的标志是________。
(4)利用下面的复分解反应，将红矾钠与KCl固体按1?2物质的量之比混合溶于水后经适当操作可得到K₂Cr₂O₇晶体：Na₂Cr₂O₇＋2KCl=K₂Cr₂O₇＋2NaCl(已知：温度对氯化钠的溶解度影响很小，对重铬酸钾的溶解度影响较大)
基本实验步骤为①溶解；②________；③________；④冷却，结晶，再过滤得K₂Cr₂O₇晶体。其中③应在________(填“高温”或“低温”)条件下进行。

海洋是一个丰富的资源宝库，通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用。
（1）海水中盐的开发利用：
Ⅰ.海水制盐目前以盐田法为主，建盐田必须选在远离江河入海口，多风少雨，潮汐落差大且又平坦空旷的海滩。所建盐田分为贮水池、蒸发池和_______池。
II.目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产，在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用____________________________________________。（写一点即可）
（2）电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。请回答后面的问题：

Ⅰ.海水不能直接通入到该装置中，理由是_____________________________________________。
Ⅱ. B口排出的是________(填“淡水”或“浓水”)。
（3）用苦卤（含Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、Br^-等离子）可提取溴，其生产流程如下：

Ⅰ.若吸收塔中的溶液含BrO₃^－，则吸收塔中反应的离子方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
_________________________________________。
Ⅱ.通过①氯化已获得含Br₂的溶液，为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br₂的溶液？_____________________________________________________________________。
Ⅲ.向蒸馏塔中通入水蒸气加热，控制温度在90⁰C左右进行蒸馏的原因是___________________________________________________________________________。

钒及化合物用途广泛。工业上常用含少量Al₂O₃的钒铁矿（FeO×V₂O₅）碱熔法提取V₂O₅。简要流程如下：

已知：①焙烧时可发生反应：V₂O₅ + Al₂O₃+2Na₂CO₃2NaVO₃ +2NaAlO₂ +2CO₂
②常温下物质的溶解度：NaVO₃～21．2 g /100g水；HVO₃～0．008 g /100g水
（1）“浸出渣B”的主要成分是            。（写化学式）
（2）生产中，不直接用H₂SO₄浸泡“烧渣A”获取HVO₃的原因是                     。
（3）“操作①”包括       、洗涤。如果不洗涤，则产品中可能含有的金属阳离子是     、     。下列装置（部分夹持仪器省去）可用在实验室进行“操作②”的是      。（填序号）

A                  B                 C                     D
（4）NaVO₃用于原油的脱硫技术，由V₂O₅溶于NaOH溶液中制取，反应的离子方程式为                                                                   。

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