题目内容

20．废旧显示屏玻璃中含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质．某课题小组以此玻璃粉末为原料，制得Ce（OH）4和硫酸铁铵矾[Fe2（SO4） 3•（NH4） 2SO4•24H2O]，流程设计如下：

已知：Ⅰ．酸性条件下，铈在水溶液中有Ce3+、Ce4+两种主要存在形式，Ce4+有较强氧化性；
Ⅱ．CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液．回答以下问题：
（1）反应①的离子方程式是SiO2+2OH-=SiO32-+H2O．
（2）反应②中H2O2的作用是氧化使Fe2+转化为Fe3+．
（3）反应③的离子方程式是2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑．
（4）已知有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce3+（水层）+6HT（有机层）?2CeT3 （有机层）+6H+（水层）
从平衡角度解释：向CeT3 （有机层）加入H2SO4 获得较纯的含Ce3+的水溶液的原因是混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动．
（5）硫酸铁铵矾[Fe2（SO4） 3•（NH4） 2SO4•24H2O]广泛用于水的净化处理，其净水原理用离子方程式解释是Fe3++3H2O=Fe（OH）3+3H+．
（6）相同物质的量浓度的以下三种溶液中，NH4+的浓度由大到小的顺序是a＞b＞c．
a．Fe2（SO4） 3•（NH4） 2SO4•24H2O      b．（NH4） 2SO4      c．（NH4） 2CO3．

分析 废玻璃粉末加氢氧化钠溶液后过滤，得到滤渣A的成分是Fe2O3、CeO2、FeO；滤渣A（Fe2O3、CeO2、FeO）加稀硫酸后过滤得滤液B是硫酸亚铁溶液，加入硫酸和氧化剂过氧化氢可生成溶液C中为硫酸铁，所加氧化剂过氧化氢不引入新杂质，加热蒸发得到溶液D为饱和硫酸铁溶液，在溶液中加入硫酸铵溶液得到硫酸铁铵矾；滤渣B的成分是CeO2；CeO2与H2O2和稀H2SO4反应生成Ce3+和O2，加入HT硫酸萃取，将Ce3+从水溶液中萃取出来，Ce3+加碱和氧气发生氧化还原反应生成Ce（OH）4；
（1）反应①是二氧化硅溶于氢氧化钠溶液中生成硅酸钠和水；
（2）反应②中H2O2的作用是沿河亚铁离子为铁离子；
（3）反应③是酸性溶液中CeO2被过氧化氢还原生成Ce3+离子，过氧化氢被氧化生成氧气；
（4）有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce3+（水层）+6HT（有机层）═2CeT3（有机层）+6H+（水层），加入硫酸增大氢离子浓度，平衡逆向进行向形成Ge3+水溶液方向移动，获得较纯的含Ce3+的水溶液；
（5）硫酸铁铵矾[Fe2（SO4）3•（NH4）2SO4•24H2O]广泛用于水的净化处理，其净水原理是溶解后溶液中的铁离子水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附悬浮杂质的作用，可以净水；
（6）相同物质的量浓度的以下三种溶液中，a．Fe2（SO4）3•（NH4）2SO4•24H2O  溶液中铁离子水解显酸性抑制铵根离子水解，铵根离子浓度增大；     
b．（NH4）2SO4 溶液中硫酸根离子对铵根离子水解无影响；
c．（NH4）2CO3，溶液中碳酸根离子水解显碱性促进铵根离子水解，铵根离子浓度减小．

解答 解：废玻璃粉末加氢氧化钠溶液后过滤，得到滤渣A的成分是Fe2O3、CeO2、FeO；滤渣A（Fe2O3、CeO2、FeO）加稀硫酸后过滤得滤液B是硫酸亚铁溶液，加入硫酸和氧化剂过氧化氢可生成溶液C中为硫酸铁，所加氧化剂过氧化氢不引入新杂质，加热蒸发得到溶液D为饱和硫酸铁溶液，在溶液中加入硫酸铵溶液得到硫酸铁铵矾；滤渣B的成分是CeO2；CeO2与H2O2和稀H2SO4反应生成Ce3+和O2，加入HT硫酸萃取，将Ce3+从水溶液中萃取出来，Ce3+加碱和氧气发生氧化还原反应生成Ce（OH）4；
（1）反应①是二氧化硅溶于氢氧化钠溶液中生成硅酸钠和水，反应的离子方程式是：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，
故答案为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
（2）反应②中H2O2的作用是氧化使亚铁离子为铁离子，
故答案为：氧化使Fe2+转化为Fe3+；
（3）反应③是酸性溶液中CeO2被过氧化氢还原生成Ce3+离子，过氧化氢被氧化生成氧气，反应的离子方程式：2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑，
故答案为：2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑；
（4）有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce3+（水层）+6HT（有机层）═2CeT3（有机层）+6H+（水层），加入硫酸增大氢离子浓度，平衡逆向进行向形成Ge3+水溶液方向移动，获得较纯的含Ce3+的水溶液；
故答案为：混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动；
（5）硫酸铁铵矾[Fe2（SO4）3•（NH4）2SO4•24H2O]广泛用于水的净化处理，其净水原理是溶解后溶液中的铁离子水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附悬浮杂质的作用，可以净水，反应的离子方程式为：Fe3++3H2O=Fe（OH）3+3H+，
故答案为：Fe3++3H2O=Fe（OH）3+3H+；
（6）相同物质的量浓度的以下三种溶液中，a．Fe2（SO4）3•（NH4）2SO4•24H2O  溶液中铁离子水解显酸性抑制铵根离子水解，铵根离子浓度增大；     
b．（NH4）2SO4 溶液中硫酸根离子对铵根离子水解无影响；
c．（NH4）2CO3，溶液中碳酸根离子水解显碱性促进铵根离子水解，铵根离子浓度减小；
所以三种溶液中NH4+的浓度由大到小的顺序是：a＞b＞c，
故答案为：a＞b＞c．

点评 本题以工艺流程为基础，考查了化学实验基本操作、元素及化合物知识反应等相关知识及提纯制备，为高考常见题型，题目难度中等，试题侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意把握实验的原理和操作方法．

练习册系列答案
相关题目
10．某有机物的结构简式如图所示，下列有关叙述正确的是（　　）
A．具有4个官能团，氯原子、苯基、羟基和羧基
B．具有羧基，能与醇类物质发生酯化反应
C．具有酚羟基，所以能与NaHCO3溶液反应生成CO2
D．具有氯原子，在氢氧化钠醇溶液中加热，可发生消去反应
11．工业上用铝土矿（主要成分为主要成份是Al2O3，还含有SiO2和Fe2O3）提取氧化铝并冶炼Al的操作过程如下：

（1）滤渣A是SiO2（或二氧化硅），滤渣B是Fe（OH）3（或氢氧化铁）．
（2）过程 I、II、III的分离操作的名称是过滤．
（3）过程 IV中灼烧时盛放药品的仪器名称是坩埚，发生反应的化学方程式是2Al（OH）3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3H2O．
（4）过程 III中发生反应生成滤渣C的离子方程式表示为AlO2-+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+HCO3-．
（5）取滤液B100mL，加入1molL-1盐酸200mL时，沉淀量达到最大且质量为11.7g．则溶液B中c（AlO2-）=1.5mol•L-1，c（Na+）＞6.5 mol•L-1．
8．铁、钴（Co）、镍（Ni）是同族元素，都是较活泼的金属，它们的化合物在工业上有重要的应用．
（1）Fe2（SO4）3和明矾一样也具有净水作用，其净水的原理是Fe3++3H2O?Fe（OH）3（胶体）+3H+（用离子方程式表示）．
（2）已知某溶液中，Co2+、Ni2+的浓度分别为0.6mol/L和1.2mol/L，取一定量的该溶液，向其中滴加NaOH溶液，当Co（OH）2开始沉淀时，溶液中$\frac{c（C{o}^{2+}）}{c（N{i}^{2+}）}$的值等于3．（已知Ksp[Co（OH）2]=6.0×10-15，Ksp[Ni（OH）2]=2.0×10-15）
（3）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂，且不会造成二次污染．已知高铁酸盐热稳定性差，工业上用湿法制备K2FeO4的流程如图所示：

①上述氧化过程中，发生反应的离子方程式是：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，
在实际生产中一般控制反应温度30℃以下，其原因是：防止生成的高铁酸钠发生分解．
②反应③加入浓KOH溶液可析出高铁酸钾（K2FeO4），这说明该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小．
③某温度下，将Cl2通入NaOH溶液中，反应后得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合溶液，经测定ClO-与ClO3-离子的物质的量之比是1：2，则Cl2与氢氧化钠反应时，被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为11：3．
（4）工业上还可用通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示：阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；其中可循环使用的物质NaOH溶液．
15．下列不含有配位键的是（　　）
A．NH4ClB．Na2CO3C．CuSO4•5H2OD．[Co（NH3）6]Cl3
5．钴氧化物可制备锂离子电池正极材料，利用钴渣[含Co（OH）3、Fe（OH）3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

（1）铁渣中铁元素的化合价为+3；写出沉钴过程中发生反应的化学方程式：CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O．
（2）119g CoCO3沉淀充分灼烧最多得到CO2的体积（标准状况）为22.4L．
（3）取一定质量的碳酸钴分解后的钴氧化物（其中Co的化合价为+2、+3），用300mL 5mol•L-1盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl2溶液和3.36L（标准状况）黄绿色气体．试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比4：5．（写出计算过程）
12．形成下列分子时，一个原子用sp2杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是（　　）
A．BF3B．CCl4C．NH3D．H2O
9．乙烯用途广泛，工业上可通过下列流程合成二甘醇及其衍生物．已知：R-OH+SOC12═R-C1+SO2↑+HC1↑，请回答：

（1）写出有关物质的结构简式：A、DClCH2CH2OCH2CH2Cl．
（2）指出反应类型：①水解反应，②消去反应．
（3）写出下列化学方程式：反应①；反应②ClCH2CH2OCH2CH2Cl+2KOH$→_{△}^{乙醇}$CH2=CH-O-CH=CH2+2KCl+2H2O．
（4）二甘醇又名（二）乙二醇醚．根据其结构判断下列说法正确的是BD（填序号）
A．难溶于水B．沸点较高C．不能燃烧D．可与金属钠反应
（5）E的同分异构体很多，指出同时符合下列条件的同分异构体的数目有9种，
①属于链状结构②羟基不能直接连在不饱和碳原子上
③不含有“O=C=C”或“C=C=C”结构④不考虑各种立体异构
并写出其中能够发生银镜反应的所有异构体的结构简式：CH2=CHCH2CHO、CH3CH=CHCHO、CH2=C（CH3）CHO．
10．有关物质（）的叙述正确的是（　　）
A．最多有5个碳原子在一条直线上
B．发生加聚反应的产物为：
C．所有碳原子可能在同一平面上
D．1 mol该物质最多能与3 mol H2发生加成反应

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