Question

3．在平板电视显示屏生产过程中产生的废玻璃粉末中含有二氧化铈（CeO₂）．
（1）在空气中煅烧Ce（OH）CO₃可制备CeO₂，该反应的化学方程式4Ce（OH）CO₃+O₂=4CeO₂+4CO₂+2H₂O
（2）已知在一定条件下，电解熔融状态的CeO₂可制备Ce，写出阴极的电极反应式Ce⁴⁺+4e^-=Ce；
（3）某课题组以上述废玻璃粉末（含有SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂以及其他少量不溶于稀酸的物质）为原料，设计如图1流程对资源进行回收，得到Ce（OH）₄和硫酸铁铵．
①得到滤渣B时，需要将其表面杂质洗涤干净．检验滤渣B已经洗涤干净的方法是取最后一次的洗涤液滴入KSCN溶液无变化，加入氯水若不变红色，证明洗涤干净．
②反应（1）的离子方程式为2CeO₂+H₂O₂+6H⁺=2Ce³⁺+O₂↑+4H₂O．
③操作I的名称是冷却结晶
④如图2，氧化还原滴定法测定制得的Ce（OH）₄产品的纯度．

该产品中Ce（OH）₄的质量分数为97.10%（保留小数点后两位）．若滴定所用FeSO₄溶液已在空气中露置了一段时间，则测得该Ce（OH）₄产品的纯度偏高（“偏高”、“偏低”或“无影响”）．

Answer 1

分析 （1）在空气中煅烧Ce（OH）CO₃可制备CeO₂，结合质量守恒定律书写化学方程式；
（2）电解熔融状态的CeO₂可制备Ce，在阴极获得铈，阴极是Ce⁴⁺离子得到电子生成Ce；
（2）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，加入氧化剂C可生成硫酸铁，所加氧化剂应避免引入新杂质，滤渣B的成分是CeO₂；CeO₂与H₂O₂和稀H₂SO₄反应生成Ce³⁺和O₂；Ce³⁺加碱生成Ce（OH）₃悬浊液；Ce（OH）₃悬浊液被氧化生成Ce（OH）₄；
①固体表面可吸附Fe³⁺、Fe²⁺；
②CeO₂与H₂O₂反应生成Ce₂（SO₄）₃和O₂；
③根据操作流程判断，由溶液生成固体，应首先进行蒸发浓缩，然后冷却结晶；
④依据滴定过程反应的定量关系计算Ce（OH）₄质量分数，FeSO₄溶液在空气中露置一段时间后会被氧化，消耗硫酸亚铁增大，测定该Ce（OH）₄产品的质量分数会增大．

解答 解：（1）在空气中煅烧Ce（OH）CO₃可制备CeO₂，该反应方程式为4Ge（OH）CO₃+O₂═4GeO₂+4CO₂+2H₂O，
故答案为：4 Ce（OH）CO₃+O₂=4CeO₂+4CO₂+2H₂O；
（2）电解熔融状态的CeO₂可制备Ce，在阴极获得铈，阴极是Ce⁴⁺离子得到电子生成Ce，电极反应为：Ce⁴⁺+4e^-=Ce，故答案为：Ce⁴⁺+4e^-=Ce；
（3）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，加入氧化剂C可生成硫酸铁，所加氧化剂应避免引入新杂质，滤渣B的成分是CeO₂；CeO₂与H₂O₂和稀H₂SO₄反应生成Ce³⁺和O₂；Ce³⁺加碱生成Ce（OH）₃悬浊液；Ce（OH）₃悬浊液被氧化生成Ce（OH）₄，
①滤渣A的成分是Fe₂O₃、CeO₂、FeO，与硫酸反应后溶液中存在Fe³⁺、Fe²⁺，固体表面可吸附Fe³⁺、Fe²⁺，检验滤渣B已经洗涤干净的方法是取最后一次的洗涤液滴入KSCN溶液无变化，加入氯水若不变红色，证明洗涤干净，
故答案为：取最后一次的洗涤液滴入KSCN溶液无变化，加入氯水若不变红色，证明洗涤干净；
②CeO₂与H₂O₂反应生成Ce₂（SO₄）₃和O₂，反应的方程式为2CeO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Ce₂（SO₄）₃+O₂↑+4H₂O，离子方程式为：2CeO₂+H₂O₂+6H⁺=2Ce³⁺+O₂↑+4H₂O，
故答案为：2CeO₂+H₂O₂+6H⁺=2Ce³⁺+O₂↑+4H₂O；
③根据操作流程判断，由溶液生成固体，应首先进行蒸发浓缩，然后冷却结晶，故答案为：冷却结晶；
④称取0.536g样品，加入硫酸溶解，用0.1000mol/LFeSO₄溶液滴定，消耗25.00ml溶液，
Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，
依据元素守恒计算n（Ce（OH）₄）=n（Fe²⁺）=0.1000mol/L×0.0250L=2.5×10^-3mol，含量=$\frac{2.5×1{0}^{-3}mol×208g/mol}{0.536g}$×100%=97.10%，
FeSO₄溶液在空气中露置一段时间后会被氧化，消耗硫酸亚铁增大，测定该Ce（OH）₄产品的质量分数会偏高，
故答案为：97.10%；偏高．

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，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握实验的原理和操作方法，题目难度中等．