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等物質）。某課題小組以此粉末為原料，設計資源回收的工藝流程如圖：

（1）寫出第①步反應的離子方程式__。濾液A中的用途是___。

（2）向濾液B中加入過量試劑a可用于制備綠礬(FeSO4·7H2O)，試劑a是__（填物質名稱）充分反應后，經過濾得到FeSO4溶液。再經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌等操作步驟得到綠礬。檢驗所加試劑a已經過量，使用的試劑和判斷的依據分別是__、__。

（3）寫出第③步反應的化學方程式__。

（4）取上述流程中得到的Ce(OH)4［摩爾質量為208g·mol-1產品0.500g，加硫酸溶解后，用0.1000mol·L-1FeSO4標準溶液滴定（鈰被還原為Ce3+）消耗20.00mL標準溶液，該產品中Ce(OH)4的質量分數為__（保留四位有效數字數）。若FeSO4標準溶液部分變質，會使測定結果__。（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）

Answer 1

【答案】SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 黏合劑、耐火阻燃材料、制備硅膠等 鐵粉 KSCN溶液 溶液不變色 2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O 83.20% 偏高

【解析】

流程第①步反應廢玻璃粉末加氫氧化鈉溶液后過濾，得到濾渣A的成分是Fe2O3、CeO2；濾渣A（Fe2O3、CeO2）加稀硫酸后過濾得濾液B是硫酸鐵溶液，濾渣B的成分是CeO2；第③步反應CeO2與H2O2和稀H2SO4反應生成Ce3+和O2；第④步反應Ce3+加堿生成Ce（OH）3懸濁液；第⑤步反應Ce（OH）3懸濁液被氧化生成Ce（OH）4，據此分析解答。

（1）根據廢玻璃粉末的成分(含SiO2、Fe2O3、CeO2等物質)，可知能與氫氧化鈉反應的是二氧化硅。其離子方程式為SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，反應所得硅酸鈉溶液作用有黏合劑、耐火阻燃材料、制備硅膠等，故答案為：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；黏合劑、耐火阻燃材料、制備硅膠等；

（2）濾液B是硫酸鐵溶液，則試劑a為鐵粉，若鐵粉過量則溶液中沒有Fe3+，檢驗Fe3+可以用KSCN溶液，若溶液不變色則說明沒有Fe3+，說明試劑a已經過量，故答案為：鐵粉；KSCN溶液；溶液不變色；

（3）第③步反應CeO2與H2O2和稀H2SO4反應生成Ce3+和O2，反應方程式為：2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O，故答案為：2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O；

（4）根據氧化還原反應中電子轉移守恒知，n(Ce(OH)4)=n(FeSO4)= 0.1000mol·L-1×0.02L=0.002mol，則Ce(OH)4的質量分數為；若FeSO4標準溶液部分變質，則消耗的標準液偏多，會使測定結果偏高，故答案為：83.20%；偏高。