Question

【題目】二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物，平板電視顯示屏生產過程中產生大量的廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質）。某課題組以此粉末為原料，設計如下工藝流程對資源進行回收，得到純凈的CeO2和硫酸鐵銨晶體。

已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

回答下列問題：

（1）濾液1中加入H2O2溶液的目的是____________________________________________________。

（2）設計實驗證明濾液1中含有Fe2＋__________________________________________________________。

（3）在酸性溶液中，已知Fe2＋溶液可以和難溶于水的FeO(OH)反應生成Fe3O4，書寫該反應的離子方程式____________________________________________________________________。

（4）由濾液2生成Ce(OH)4的離子方程式______________________________________________。

（5）取上述流程中得到的Ce(OH)4產品0.531 g，加硫酸溶解后，用濃度為0.l000 mol·L-1的FeSO4標準溶液滴定至終點時（鈰被還原為Ce3＋ )，消耗25.00 mL標準溶液。該產品中Ce(OH)4的質量分數為______________ (結果保留兩位有效數字)，Mr（Ce）＝140。

Answer 1

【答案】使Fe2＋氧化為Fe3＋ 取少許濾液1，滴加鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀生成，則證明濾液1中有Fe2＋ Fe2＋ +2FeO(OH) == Fe3O4 +2H＋ 4Ce3 ++ O2 +12OH－+2H2O ==4Ce(OH)4↓ 0.98或98%

【解析】

反應過程為：廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質）中加入稀硫酸，FeO轉化為FeSO4、Fe2O3轉化Fe2(SO4)3存在于濾液1中，濾渣1為CeO2和SiO2；

濾液1中加入稀硫酸和H2O2，使FeSO4氧化為Fe2(SO4)3，溶液1為Fe2(SO4)3溶液，加入硫酸銨混合蒸發濃縮、常溫晾干后得到硫酸鐵銨晶體；

濾渣1中加入稀硫酸和H2O2，CeO2轉化為Ce3+存在于濾液2中，反應為2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O，濾渣2為SiO2；濾液2加入堿并通入氧氣將Ce從+3氧化為+4后Ce3+轉化為沉淀Ce(OH)4，反應為：4Ce3++O2+12OH-+2H2O═4Ce(OH)4↓，加入分解Ce(OH)4得到產品CeO2；據此分析作答。

（1）已知：CeO2不溶于稀硫酸，廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質）中也不SiO2溶于酸，加入稀硫酸可將CeO2和SiO2與Fe2O3、FeO分離，濾液1中加入H2O2的目的是使Fe2＋氧化為Fe3＋；

（2）亞鐵離子有還原性能使酸性高錳酸鉀褪色，也與鐵氰化鉀生成藍色沉淀，故證明濾液1中含有Fe2+方法為：取少許濾液1，滴加鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀生成，則證明濾液1中有Fe2＋；

（3）已知Fe2＋溶液可以和難溶于水的FeO(OH)反應生成Fe3O4，根據電子得失守恒和原子守恒可知該反應的離子方程式為Fe2＋ +2FeO(OH) == Fe3O4 +2H＋；

（4）濾液2為含有Ce3+的溶液，加入堿并通入氧氣將Ce從+3氧化為+4后Ce3+轉化為沉淀Ce(OH)4，離子方程式為：4Ce3 ++ O2 +12OH－+2H2O ==4Ce(OH)4↓；

（5）用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定至終點，鈰被還原成Ce3+，則Fe2+被氧化為Fe3+，則 Ce(OH)4～Ce3+～FeSO4， 所以n[Ce(OH)4]=n（FeSO4）=0.1×25×10-3mol，m[Ce(OH)4]=0.1×25×10-3×208g，該產品中Ce(OH)4的純度的表達式為×100=98%。