Question

【题目】某工业废玻璃粉末含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等。某课题小组设计如下工艺流程对资源进行回收，得到Ce(OH)4和硫酸铁铵矾。

已知：CeO2不溶于稀硫酸；酸性条件下，Ce3+易水解，Ce4+有较强氧化性。

（1）硫酸铁铵矾可净水，其原理是（写离子方程式）________________________________。

（2）滤液A的主要成分_______________（填写化学式）。

（3）反应①的离子方程式是_____________________________。

（4）反应②的化学反应方程式是__________________________。

（5）已知制硫酸铁铵矾晶体［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O，式量964］的产率为80%，若加入13.2g (NH4) 2SO4（式量132），可制得晶体的质量是_________。

（6）化合物HT可作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，过程表示为：

Ce2(SO4)3(水层)+ 6HT(有机层)2CeT3 (有机层）+3H2SO4(水层)

分液得到CeT3(有机层），再加入H2SO4 获得较纯的含Ce3+的水溶液。可选择硫酸作反萃取剂的原因是___（从平衡移动角度回答）。

Answer 1

【答案】Fe3++3H2OFe(OH)3（胶体）+3H+ Na2SiO3 2CeO2 + H2O2+ 6H+=2Ce3++O2↑+4 H2O 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4 77.12g 加入硫酸，可使平衡向左进行，使Ce3+进入水层（或答加入硫酸，平衡左移）

【解析】

废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等)加入氢氧化钠溶液，SiO2能和NaOH反应生成Na2SiO3，滤液A中含有Na2SiO3，滤渣A中含有Fe2O3、CeO2、FeO，向滤渣中加入稀硫酸，Fe2O3和FeO溶于稀硫酸，而CeO2不溶于稀硫酸，滤液B中含有硫酸铁和硫酸亚铁，氧化硫酸亚铁为硫酸铁，再加入硫酸铵溶液，得到硫酸铁铵矾。滤渣B中含有CeO2，加入稀硫酸提供酸性环境，用H2O2还原CeO2得到含Ce3+的溶液，然后加碱得到Ce(OH)3悬浊液，最后用氧气氧化得到Ce(OH)4。

（1）硫酸铁铵矾溶于水电离出Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体，能吸附水中的悬浮物，达到净水的目的，其原理用离子方程式表示为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋。

（2）工业废玻璃粉末含有的成分为SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等，与NaOH溶液反应，SiO2与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，其余均不反应，所以滤液A的主要成分是Na2SiO3。

（3）CeO2不溶于稀硫酸，根据流程图可知，滤渣B为CeO2，CeO2与稀硫酸、H2O2反应生成含Ce3＋的溶液，Ce元素得电子，则H2O2中氧元素失电子生成氧气，根据化合价升降总数相等和原子守恒配平，则反应①的离子方程式是2CeO2＋H2O2＋6H＋= 2Ce3＋＋O2↑＋4 H2O。

（4）反应②为加热Ce(OH)3的悬浊液得到Ce(OH)4，Ce元素的化合价由＋3价失电子生成＋4价的Ce，则空气中的氧气得电子生成-2价OH－，根据化合价升降总数相等和原子守恒配平，化学反应方程式为4Ce(OH)3＋O2＋2H2O = 4Ce(OH)4。

（5）13.2g (NH4) 2SO4（式量132）的物质的量为0.1mol，根据氮守恒，理论上生成的硫酸铁铵矾晶体［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O，式量964］的物质的量也是0.1mol，其产率为80%，所以实际生成的硫酸铁铵矾晶体的物质的量为0.08mol，为0.08mol×964g/mol=77.12g。

（6）根据Ce2(SO4)3(水层)＋ 6HT(有机层)2CeT3 (有机层)＋3H2SO4(水层)，加入硫酸，可使平衡向左进行，使Ce3＋进入水层。