Question

【題目】二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物。平板電腦顯示屏生產過程中有大量的廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質)產生。某課題組以此粉末為原料回收鈰，設計實驗流程如下：

(1)濾渣A的主要成分是_____________；洗滌濾渣A除去的陽離子主要是________(填離子符號)，檢驗該離子是否洗凈的操作是________________________；

(2)步驟②中反應的離子方程式是_____________________；

(3)萃取是分離稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP________(填“能”或“不能”)與水互溶。實驗室進行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有________、燒杯、玻璃棒、量筒等；

(4)步驟④中反應化學方程式為______________________________。

Answer 1

【答案】SiO2、CeO2 Fe3＋ 取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現紅色，則已洗凈；反之，未洗凈 2CeO2+H2O2+6H＋=2Ce3＋+O2↑+4H2O 不能 分液漏斗 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4

【解析】

廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質)中加入稀鹽酸，Fe2O3轉化FeCl3存在于濾液中，濾渣為CeO2和SiO2；加入稀硫酸和H2O2，CeO2轉化為Ce3+，濾渣為SiO2；加入堿后Ce3+轉化為沉淀，最后通入氧氣將Ce從+3氧化為+4，得到產品Ce(OH)4，據此解答。

(1)根據上述分析可知，加入稀鹽酸時，Fe2O3與HCl反應產生FeCl3和水，SiO2、CeO2不能溶解，進入濾渣A中，因此濾液A的主要成分是Fe2O3與HCl反應產生的Fe3＋；檢驗Fe3+的方法是取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現紅色，則證明沉淀已洗凈；反之，沉淀未洗凈；

(2)稀硫酸、H2O2，CeO2三者反應生成轉化為Ce2(SO4)3、O2和H2O，反應的離子方程式為：6H++H2O2+2CeO2=2Ce3++O2↑+4H2O；

(3)化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，萃取劑與水互不相容，而且Ce3+在萃取劑中的溶解度比在水中的大，所以TBP不能與水互溶；實驗室進行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有分液漏斗、燒杯、玻璃棒、量筒等；

(4)Ce(OH)3與O2、H2O在加熱時發生氧化還原反應，Ce(OH)3被氧化為Ce(OH)4，根據原子守恒、電子守恒，可得反應的化學方程式：4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4。