Question

【題目】廢舊顯示屏玻璃中含有SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì)。某課題小組以此玻璃粉末為原料，制得Ce（OH）4和硫酸鐵銨礬[化學(xué)式為xFe2（SO4）3·y（NH4）2SO4·zH2O]，流程設(shè)計(jì)如下：

已知：Ⅰ、酸性條件下，鈰在水溶液中有Ce3+、Ce4+兩種主要存在形式，Ce4+有較強(qiáng)氧化性；

Ⅱ、CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于氫氧化鈉溶液。

回答以下問題：

（1）操作①的名稱是_____________；該操作所用的玻璃儀器有：燒杯、_________、_________。

（2）反應(yīng)（2）中過氧化氫的作用是：_________________________。

（3）反應(yīng)（3）的離子方程式是：_____________________。

（4）已知有機(jī)物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：

2Ce3+（水層）＋6HT（有機(jī)層）2CeT3（有機(jī)層）＋6H+（水層）

從平衡角度解釋：向CeT3（有機(jī)層）加入硫酸獲得較純的含Ce3+的水溶液的原因是_________________。

（5）硫酸鐵銨礬廣泛用于水的凈化處理，其凈水原理用離子方程式表示為：_________________。

（6）相同物質(zhì)的量濃度的以下四種溶液中，銨根離子濃度由大到小的順序是：_________________。

a．xFe2（SO4）3·y（NH4）2SO4·zH2O

b．（NH4）2SO4

c．（NH4）2CO3

d．NH3·H2O

（7）為測(cè)定某硫酸鐵銨礬樣品的組成，現(xiàn)稱取14.00 g該樣品，將其溶于水配制成100 mL溶液；再將溶液分成兩等份，向其中一份加入足量氫氧化鈉溶液，過濾、洗滌沉淀、再烘干灼燒至恒重，得到1.60 g固體；向另一份溶液中加入0.5 mol/L硝酸鋇溶液100 mL，恰好完全反應(yīng)。則該硫酸鐵銨礬的化學(xué)式為____________________。

Answer 1

【答案】（1）過濾；玻璃棒；漏斗；（2）將Fe2+氧化為Fe3+；

（3）2CeO2＋6H+＋H2O2＝2Ce3+＋4H2O＋O2↑；

（4）混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ce3+水溶液方向移動(dòng)；

（5）Fe3+＋3H2OFe（OH）3（膠體）＋3H+；

（6）a＞b＞c＞d；（7）Fe2（SO4）3·2（NH4）2SO4·2H2O。

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)操作①，得到濾液和濾渣，此操作是過濾，過濾時(shí)需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；（2）硫酸鐵銨礬中鐵顯＋3價(jià)，以及廢舊顯示屛含有FeO，因此過氧化氫的作用是把Fe2＋氧化成Fe3＋；（3）濾渣B中CeO4中Ce顯＋4價(jià)，反應(yīng)（3）得到Ce3＋，因此在反應(yīng)中＋4價(jià)Ce作氧化劑，過氧化氫作還原劑，轉(zhuǎn)化成氧氣，根據(jù)化合價(jià)升降法進(jìn)行配平，因此離子反應(yīng)方程式為：2CeO2＋6H+＋H2O2＝2Ce3+＋4H2O＋O2↑；（4）此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，加入硫酸，增加c（H＋）平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；（6）Fe3＋發(fā)生水解成氫氧化鐵膠體，即Fe3+＋3H2OFe（OH）3（膠體）＋3H+，利用膠體的表面積大，吸附水中懸浮固體小顆粒，達(dá)到凈水的目的；（6）NH4＋屬于弱堿根離子，發(fā)生水解，但水解的程度微弱，NH3·H2O屬于弱堿，部分發(fā)生電離，因此銨鹽中NH4＋的濃度大于NH3·H2O中c（NH4＋），即d中c（NH4＋）最小，碳酸銨屬于弱酸弱堿鹽，發(fā)生雙水解反應(yīng)，但不徹底，因此三種銨鹽中c（NH4＋）最小，Fe3＋得OH－能力大于NH4＋得OH－，Fe3＋的水解對(duì)NH4＋水解起抑制作用，因此硫酸鐵銨礬中c（NH4＋）最大，因此c（NH4＋）大小順序是：abcd；（7）加入足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的反應(yīng)是：Fe3＋＋3OH－=Fe（OH）3↓，灼燒烘干，得到固體是Fe2O3，因此n（Fe2O3）=1.6/160mol=0.01mol，樣品中鐵的物質(zhì)的量為0.01×2×2mol=0.04mol，加入硝酸鋇發(fā)生的反應(yīng)是：Ba2＋＋SO42－=BaSO4↓，n（SO42－）=100×10－3×0.5mol=0.05mol，樣品中n（SO42－）=0.05×2mol=0.1mol，根據(jù)電荷守恒，n（NH4＋）=2n（SO42－）－3n（Fe3＋）=（2×0.1－3×0.04）mol=0.08mol， 結(jié)晶水的質(zhì)量為=（14－0.04×56－0.1×96－0.08×18）g= 0.72g，n（H2O）=0.72/18mol=0.04mol，因此x:y:z=0.02:0.04:0.04=1:2:2，化學(xué)式為： Fe2（SO4）3·2（NH4）2SO4·2H2O。