Question

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）写出步骤①反应的离子方程式：

 

；
（2）洗涤滤渣A的目的是为了除去

 

（填离子符号）；
（3）第②步反应的离子方程式是：

 

，滤渣B的主要成分是

 

．
（4）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．
（5）取上述流程中得到的Ce（OH）₄产品0.54g，加硫酸溶解后，用0.10mol?L^-1 FeSO₄标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce³⁺），消耗25mL标准溶液．该产品中Ce（OH）₄的质量分数为：

 

（保留2位有效数字）．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护,物质的分离、提纯和除杂

专题：实验题

分析：根据该反应过程为：①CeO₂、SiO₂、Fe₂O₃等中加入稀盐酸，Fe₂O₃转化FeCl₃存在于滤液中，滤渣为CeO₂和SiO₂；②加入稀硫酸和H₂O₂，CeO₂转化为Ce³⁺，滤渣为SiO₂；③加入碱后Ce³⁺转化为沉淀，④通入氧气讲Ce从+3氧化为+4，得到产品；
（1）写出步骤①反应为氧化铁溶于硫酸反应生成硫酸铁和水；
（2）根据滤渣A上含有FeCl₃；
（3）根据氧化还原反应中电子得失守恒来分析；滤渣B为SiO₂；
（4）根据萃取剂与水不互溶；
（5）根据电子守恒建立关系式：Ce（OH）₄～FeSO₄，然后进行计算求出Ce（OH）₄的质量，最后求出质量分数．

解答： 解：（1）写出步骤①反应为氧化铁溶于硫酸反应生成硫酸铁和水，步骤①反应的离子方程式：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
故答案为：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（2）滤渣A上含有FeCl₃，洗涤滤渣A的目的是为了除去Fe³⁺；故答案为：Fe³⁺；
（3）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；加入稀硫酸和H₂O₂，CeO₂转化为Ce³⁺，SiO₂不反应，滤渣B的成分为SiO₂，
故答案为：6H⁺+H₂O₂+2CeO₂=2Ce³⁺+O₂ ↑+4H₂O；SiO₂；
（4）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TBP不能与水互溶，故答案为：不能；分液漏斗；
（5）Ce（OH）₄ ～FeSO₄
     0.0025mol      0.1000mol/L^-1×0.025L
所以m（Ce（OH）₄）=0.0025mol×208g/mol=0.52g，产品中Ce（OH）₄的质量分数为

0.52g

0.54g

×100%=96%，
故答案为：96%．

点评：本题以工艺流程为基础，考查化学实验基本操作、元素及化合物知识、化学计算、氧化还原反应等相关知识，题目难度中等．