Question

【題目】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）。某課題以此粉末為原料，設計如圖工藝流程對資源進行回收，得到Ce（OH）4和硫酸鐵銨：

已知：①酸性條件下，鈰在水溶液中有Ce3+、Ce4+兩種主要存在形式，Ce3+易水解，Ce4+有較強氧化性。

②CeO2不溶于稀硫酸。

③硫酸鐵銨[aFe2(SO4)3b(NH4)2SO4cH2O]廣泛用于水的凈化處理。

（1）在氧化環節，下列物質中最適合用作氧化劑B的是___（填序號）。

a．NaClO b．H2O2 c．KMnO4

（2）操作Ⅰ的名稱是___，檢驗硫酸鐵銨溶液中含有NH4+的方法是___。

（3）寫出反應②的化學方程式___。

（4）稱取14.00g硫酸鐵銨樣品，將其溶于水配制成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份加入足量NaOH溶液，過濾洗滌沉淀并烘干灼燒至恒重得到1.60g固體；向另一份溶液中加入0.5mol/LBa（NO3）2溶液100mL，恰好完全反應。通過計算，該硫酸鐵銨的化學式為___（寫出必要的計算步驟，否則不得分）。

Answer 1

【答案】B 冷卻結晶 取少量樣品與試管中加入NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗生成的氣體，若試紙變藍，即可證明 4Ce（OH）3+O2+4H2O＝4Ce（OH）4 Fe2（SO4）32（NH4）2SO42H2O

【解析】

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、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，加入氧化劑C可生成硫酸鐵，所加氧化劑應避免引入新雜質，濾渣B的成分是CeO2；CeO2與H2O2和稀H2SO4反應生成Ce3+和O2；Ce3+加堿生成Ce(OH)3懸濁液；Ce(OH)3懸濁液被氧化生成Ce(OH)4。

(1)根據流程在氧化環節為加入氧化劑B氧化硫酸亞鐵，為不引入新雜質，選用過氧化氫最為合適；故答案為B；

(2)硫酸鐵溶液，加入硫酸銨溶液混合保溫80℃反應，加熱蒸發后，經過冷卻結晶、過濾洗滌、常溫晾干得到硫酸鐵銨；檢驗硫酸鐵銨溶液中含有NH4+的方法是：取少量樣品與試管中加入NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗生成的氣體，若試紙變藍，即可證明；

(3)反應②為Ce(OH)3懸濁液被氧化生成Ce(OH)4，反應為：4Ce(OH)3+O2+4H2O＝4Ce(OH)4；

(4)稱取14.00g樣品，將其溶于水配置成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到沉淀并烘干灼燒至恒重得到1.60g固體為氧化鐵，n(Fe2O3)＝=0.01mol，生成氫氧化鐵沉淀物質的量為，n(Fe(OH)3)＝0.02mol，向另一份溶液中加入0.05mol Ba(NO3)2溶液，恰好完全反應，則n(SO42﹣)＝0.05mol，所以14.00g樣品中含有Fe2(SO4)30.02mol，n(SO42﹣)為0.1mol，則(NH4)2SO4為0.1mol﹣0.02mol×3＝0.04mol，則m(H2O)＝14.00g﹣0.02mol×400g/mol﹣0.04mol×132g/mol＝0.72g，n(H2O)＝=0.04mol，n(Fe2(SO4)3)：n((NH4)2SO4)：n(H2O)＝0.02：0.04：0.04＝1：2：2，所以化學式為Fe2(SO4)32(NH4)2SO42H2O。