Question

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(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末（含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂以及其他少量可溶于稀酸的物質(zhì)）．某課題組以此粉末為原料回收鈰，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：
             
（1）寫出步驟①反應(yīng)的離子方程式：

 

；
（2）洗滌濾渣A的目的是為了除去

 

（填離子符號(hào)）；
（3）第②步反應(yīng)的離子方程式是：

 

，濾渣B的主要成分是

 

．
（4）萃取是分離稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP

 

（填“能”或“不能”）與水互溶．實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萃取操作時(shí)用到的主要玻璃儀器有

 

、燒杯、玻璃棒、量筒等．
（5）取上述流程中得到的Ce（OH）₄產(chǎn)品0.54g，加硫酸溶解后，用0.10mol?L^-1 FeSO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)（鈰被還原為Ce³⁺），消耗25mL標(biāo)準(zhǔn)溶液．該產(chǎn)品中Ce（OH）₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

 

（保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù),物質(zhì)的分離、提純和除雜

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：根據(jù)該反應(yīng)過程為：①CeO₂、SiO₂、Fe₂O₃等中加入稀鹽酸，F(xiàn)e₂O₃轉(zhuǎn)化FeCl₃存在于濾液中，濾渣為CeO₂和SiO₂；②加入稀硫酸和H₂O₂，CeO₂轉(zhuǎn)化為Ce³⁺，濾渣為SiO₂；③加入堿后Ce³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，④通入氧氣講Ce從+3氧化為+4，得到產(chǎn)品；
（1）寫出步驟①反應(yīng)為氧化鐵溶于硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水；
（2）根據(jù)濾渣A上含有FeCl₃；
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒來分析；濾渣B為SiO₂；
（4）根據(jù)萃取劑與水不互溶；
（5）根據(jù)電子守恒建立關(guān)系式：Ce（OH）₄～FeSO₄，然后進(jìn)行計(jì)算求出Ce（OH）₄的質(zhì)量，最后求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：（1）寫出步驟①反應(yīng)為氧化鐵溶于硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，步驟①反應(yīng)的離子方程式：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（2）濾渣A上含有FeCl₃，洗滌濾渣A的目的是為了除去Fe³⁺；故答案為：Fe³⁺；
（3）稀硫酸、H₂O₂，CeO₂三者反應(yīng)生成轉(zhuǎn)化為Ce₂（SO₄）₃、O₂和H₂O，反應(yīng)的離子方程式為：6H⁺+H₂O₂+2CeO₂=2Ce³⁺+O₂ ↑+4H₂O；加入稀硫酸和H₂O₂，CeO₂轉(zhuǎn)化為Ce³⁺，SiO₂不反應(yīng)，濾渣B的成分為SiO₂，
故答案為：6H⁺+H₂O₂+2CeO₂=2Ce³⁺+O₂ ↑+4H₂O；SiO₂；
（4）化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，所以TBP不能與水互溶，故答案為：不能；分液漏斗；
（5）Ce（OH）₄ ～FeSO₄
     0.0025mol      0.1000mol/L^-1×0.025L
所以m（Ce（OH）₄）=0.0025mol×208g/mol=0.52g，產(chǎn)品中Ce（OH）₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.52g

0.54g

×100%=96%，
故答案為：96%．

點(diǎn)評(píng)：本題以工藝流程為基礎(chǔ)，考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、元素及化合物知識(shí)、化學(xué)計(jì)算、氧化還原反應(yīng)等相關(guān)知識(shí)，題目難度中等．