Question

【題目】廢舊顯示屏玻璃中含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質。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［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O］，流程設計如下：

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+有較強氧化性；Ⅱ．CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

回答以下問題：

(1)反應①的離子方程式是 。

(2)反應②中H2O2的作用是 。

(3)反應③的離子方程式是 。

(4)已知有機物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：

2Ce3+ (水層)+ 6HT(有機層)2CeT3 (有機層)+ 6H+(水層)

從平衡角度解釋：向CeT3 (有機層)加入H2SO4 獲得較純的含Ce3+的水溶液的原因是 。

(5)硫酸鐵銨礬［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O］廣泛用于水的凈化處理，其凈水原理用離子方程式解釋是 。

Answer 1

【答案】(1)SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O(2分)

(2)氧化使Fe2+轉化為Fe3+(2分)

(3)2GeO2 + 6H+ + H2O2 = 2Ge3+ + 4H2O + O2↑(2分)

(4)混合液中加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動。(2分)

(5)Fe3+ + 3H2OFe(OH)3(膠體) + 3H+ (2分)

【解析】

試題分析：廢玻璃粉末加氫氧化鈉溶液后二氧化硅與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水，過濾，得到濾渣A的成分是Fe2O3、CeO2、FeO；濾渣A（Fe2O3、CeO2、FeO）加稀硫酸后過濾得濾液B是硫酸亞鐵溶液，加入硫酸和氧化劑過氧化氫可生成溶液C中為硫酸鐵，所加氧化劑過氧化氫不引入新雜質，加熱蒸發得到溶液D為飽和硫酸鐵溶液，在溶液中加入硫酸銨溶液得到硫酸鐵銨礬；濾渣B的成分是CeO2；CeO2與H2O2和稀H2SO4反應生成Ce3+和O2，加入HT硫酸萃取，將Ce3+從水溶液中萃取出來，Ce3+加堿和氧氣發生氧化還原反應生成Ce（OH）4；

（1）根據以上分析可知反應①的離子方程式為SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O；

（2）反應②中H2O2的作用是氧化使亞鐵離子為鐵離子；

（3）反應③是酸性溶液中CeO2被過氧化氫還原生成Ce3+離子，過氧化氫被氧化生成氧氣，反應的離子方程式2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑；

（4）有機物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：2Ce3+（水層）+6HT（有機層）═2CeT3（有機層）+6H+（水層），加入硫酸增大氫離子濃度，平衡逆向進行向形成Ge3+水溶液方向移動，獲得較純的含Ce3+的水溶液；

（5）硫酸鐵銨礬[Fe2（SO4）3（NH4）2SO424H2O]廣泛用于水的凈化處理，其凈水原理是溶解后溶液中的鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質的作用，可以凈水，反應的離子方程式為：Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+。