Question

12．在平板電視顯示屏生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢玻璃粉末中含有二氧化鈰（CeO₂）．
（1）在空氣中煅燒Ce（OH）CO₃可制備CeO₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式4Ce（OH）CO₃+O₂=4CeO₂+4CO₂+2H₂O
（2）已知在一定條件下，電解熔融狀態(tài)的CeO₂可制備Ce，寫出陰極的電極反應(yīng)式Ce⁴⁺+4e^-=Ce；
（3）某課題組以上述廢玻璃粉末（含有SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂以及其他少量不溶于稀酸的物質(zhì)）為原料，設(shè)計(jì)如圖1流程對(duì)資源進(jìn)行回收，得到Ce（OH）₄和硫酸鐵銨．

①得到濾渣B時(shí)，需要將其表面雜質(zhì)洗滌干凈．檢驗(yàn)濾渣B已經(jīng)洗滌干凈的方法是取最后一次的洗滌液滴入KSCN溶液無(wú)變化，加入氯水若不變紅色，證明洗滌干凈．
②反應(yīng)（1）的離子方程式為2CeO₂+H₂O₂+6H⁺=2Ce³⁺+O₂↑+4H₂O．
③操作I的名稱是冷卻結(jié)晶
④如圖2，氧化還原滴定法測(cè)定制得的Ce（OH）₄產(chǎn)品的純度．

該產(chǎn)品中Ce（OH）₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65.30%（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）．若滴定所用FeSO₄溶液已在空氣中露置了一段時(shí)間，則測(cè)得該Ce（OH）₄產(chǎn)品的純度偏高（“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）．

Answer 1

分析 （1）在空氣中煅燒Ce（OH）CO₃可制備CeO₂，結(jié)合質(zhì)量守恒定律書寫化學(xué)方程式；
（2）電解熔融狀態(tài)的CeO₂可制備Ce，在陰極獲得鈰，陰極是Ce⁴⁺離子得到電子生成Ce；
（3）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(yīng)避免引入新雜質(zhì)，濾渣B的成分是CeO₂；CeO₂與H₂O₂和稀H₂SO₄反應(yīng)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固體表面可吸附Fe³⁺、Fe²⁺；
②CeO₂與H₂O₂反應(yīng)生成Ce₂（SO₄）₃和O₂；
③根據(jù)操作流程判斷，由溶液生成固體，應(yīng)首先進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，然后冷卻結(jié)晶；
④依據(jù)滴定過程反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)算Ce（OH）₄質(zhì)量分?jǐn)?shù)，F(xiàn)eSO₄溶液在空氣中露置一段時(shí)間后會(huì)被氧化，消耗硫酸亞鐵增大，測(cè)定該Ce（OH）₄產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)增大．

解答 解：（1）在空氣中煅燒Ce（OH）CO₃可制備CeO₂，該反應(yīng)方程式為4Ge（OH）CO₃+O₂═4GeO₂+4CO₂+2H₂O，
故答案為：4 Ce（OH）CO₃+O₂=4CeO₂+4CO₂+2H₂O；
（2）電解熔融狀態(tài)的CeO₂可制備Ce，在陰極獲得鈰，陰極是Ce⁴⁺離子得到電子生成Ce，電極反應(yīng)為：Ce⁴⁺+4e^-=Ce，故答案為：Ce⁴⁺+4e^-=Ce；
（3）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(yīng)避免引入新雜質(zhì)，濾渣B的成分是CeO₂；CeO₂與H₂O₂和稀H₂SO₄反應(yīng)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濾渣A的成分是Fe₂O₃、CeO₂、FeO，與硫酸反應(yīng)后溶液中存在Fe³⁺、Fe²⁺，固體表面可吸附Fe³⁺、Fe²⁺，檢驗(yàn)濾渣B已經(jīng)洗滌干凈的方法是取最后一次的洗滌液滴入KSCN溶液無(wú)變化，加入氯水若不變紅色，證明洗滌干凈，
故答案為：取最后一次的洗滌液滴入KSCN溶液無(wú)變化，加入氯水若不變紅色，證明洗滌干凈；
②CeO₂與H₂O₂反應(yīng)生成Ce₂（SO₄）₃和O₂，反應(yīng)的方程式為2CeO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Ce₂（SO₄）₃+O₂↑+4H₂O，離子方程式為：2CeO₂+H₂O₂+6H⁺=2Ce³⁺+O₂↑+4H₂O，
故答案為：2CeO₂+H₂O₂+6H⁺=2Ce³⁺+O₂↑+4H₂O；
③根據(jù)操作流程判斷，由溶液生成固體，應(yīng)首先進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，然后冷卻結(jié)晶，故答案為：冷卻結(jié)晶；
④稱取0.536g樣品，加入硫酸溶解，用0.1000mol/LFeSO₄溶液滴定，消耗25.00ml溶液，
Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，
依據(jù)元素守恒計(jì)算n（Ce（OH）₄）=n（Fe²⁺）=0.1000mol/L×0.0250L=2.5×10^-3mol，含量=$\frac{2.5×10{\;}^{-3}mol×208g/mol}{0.536g}$×100%=65.30%
FeSO₄溶液在空氣中露置一段時(shí)間后會(huì)被氧化，消耗硫酸亞鐵增大，測(cè)定該Ce（OH）₄產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏高，
故答案為：65.30%；偏高．

點(diǎn)評(píng) 本題以工藝流程為基礎(chǔ)，考查了化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、元素及化合物知識(shí)反應(yīng)等相關(guān)知識(shí)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握�?shí)驗(yàn)的原理和操作方法，題目難度中等．