Question

8．二氧化铈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）洗涤滤渣A的目的是为了去除Fe³⁺、Cl^-（填离子符号），检验滤渣A是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净，反之，未洗净或取最后洗涤液少量，滴加AgNO₃，如无白色沉淀，则洗干净．
（2）第②步反应的离子方程式是6H⁺+H₂O₂+2CeO₂=2Ce³⁺+O₂ ↑+4H₂O，滤渣B的主要成分是SiO₂．
（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不能（填“能”或“不能”）与水互溶．实验室进行萃取操作是用到的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯、量筒等．
（4）取上述流程中得到的Ce（OH）₄[M=208g/mol]产品0.500g，加硫酸溶解后，用0.1000mol•L^-1FeSO₄标准溶液滴定（铈被还原为Ce³⁺），消耗20.00mL标准溶液，该产品中Ce（OH）₄的质量分数为83.20%．（保留两位小数）

Answer 1

分析 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）根据滤渣A上含有FeCl₃；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；
（2）根据氧化还原反应中电子得失守恒来分析；滤渣B为SiO₂；
（3）萃取剂与水不互溶，结合萃取需要的仪器分析；
（4）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：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）滤渣A上含有FeCl₃，洗涤滤渣A的目的是为了除去Fe³⁺、Cl^-；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；
故答案为：Fe³⁺、Cl^-；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，未洗净或取最后洗涤液少量，滴加AgNO₃，如无白色沉淀，则洗干净；
（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；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；
（3）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；
（4）用0.1000mol/LFeSO₄溶液滴定至终点，铈被还原成Ce³⁺，则Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，则
   Ce（OH）₄～FeSO₄
   0.002mol    0.1000mol/L^-1×0.020L
所以m（Ce（OH）₄）=0.002mol×208g/mol=0.416g，
产品中Ce（OH）₄的质量分数为$\frac{0.416}{0.500}×100%$=83.20%，
故答案为：83.20%．

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，明确实验流程及反应原理为解答关键，试题有利于培养学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．