Question

【题目】二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。平板电脑显示屏生产过程中有大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质)产生。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

(1)滤渣A的主要成分是_____________；洗涤滤渣A除去的阳离子主要是________(填离子符号)，检验该离子是否洗净的操作是________________________；

(2)步骤②中反应的离子方程式是_____________________；

(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)步骤④中反应化学方程式为______________________________。

Answer 1

【答案】SiO2、CeO2 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 2CeO2+H2O2+6H＋=2Ce3＋+O2↑+4H2O 不能 分液漏斗 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4

【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；加入碱后Ce3+转化为沉淀，最后通入氧气将Ce从+3氧化为+4，得到产品Ce(OH)4，据此解答。

(1)根据上述分析可知，加入稀盐酸时，Fe2O3与HCl反应产生FeCl3和水，SiO2、CeO2不能溶解，进入滤渣A中，因此滤液A的主要成分是Fe2O3与HCl反应产生的Fe3＋；检验Fe3+的方法是取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则证明沉淀已洗净；反之，沉淀未洗净；

(2)稀硫酸、H2O2，CeO2三者反应生成转化为Ce2(SO4)3、O2和H2O，反应的离子方程式为：6H++H2O2+2CeO2=2Ce3++O2↑+4H2O；

(3)化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，萃取剂与水互不相容，而且Ce3+在萃取剂中的溶解度比在水中的大，所以TBP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分液漏斗、烧杯、玻璃棒、量筒等；

(4)Ce(OH)3与O2、H2O在加热时发生氧化还原反应，Ce(OH)3被氧化为Ce(OH)4，根据原子守恒、电子守恒，可得反应的化学方程式：4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4。