Question

（13分）平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）。某课题以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到Ce(OH)4和硫酸铁铵：

已知：

①酸性条件下，铈在水溶液中有、两种主要存在形式，易水解，有较强氧化性。

②CeO2不溶于稀硫酸

③硫酸铁铵［aFe2(SO4) 3b(NH4) 2SO4cH2O］广泛用于水的净化处理。

（1）在氧化环节，下列物质中最适合用作氧化剂B的是 (填序号)。

a．NaClO b．H2O2 c．KMnO4

（2）操作Ⅰ的名称是 ，检验硫酸铁铵溶液中含有NH4+的方法是 。

（3）写出反应②的化学方程式 。

（4）用滴定法测定制得的Ce(OH)4产品纯度。

所用FeSO4溶液在空气中露置一段时间后再进进行滴定，则测得该Ce(OH)4产品的质量分数 。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

（5）称取14.00g硫酸铁铵样品，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份加入足量NaOH溶液，过滤洗涤沉淀并烘干灼烧至恒重得到1.60g固体；向另一份溶液中加入0.5mol/L Ba(NO3)2溶液100mL，恰好完全反应。通过计算，该硫酸铁铵的化学式为 （写出必要的计算步骤，否则不得分）。

Answer 1

（13分）

（1）B(1分)

（2）冷却结晶 (1分) 取样于试管中加入NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验气体，若试纸变蓝，即可证明（2分）

（3）4Ce(OH)3 + O2 + 2H2O = 4Ce(OH)4 (2分)

（4）偏大 (2分)

（5） 一份中n(Fe3+)= 2n(Fe2O3)=2×1.6g/160g/mol = 0.02 mol(1分)

n(SO42－)= n(Ba2+)= 0.05 mol(1分)

根据电荷守恒，n(NH4+)=0.04 mol (1分)

n(H2O)=(7g – 0.02mol×56g/mol - 0.05 mol×96g/mol - 0.04 mol×18g/mol)÷18g/mol=0.02 mol(1分)

所以化学式为Fe2(SO4) 3·2(NH4) 2SO4·2H2O（1分）

【解析】

试题分析：（1）废玻璃粉末中只有二氧化硅与氢氧化钠反应，所以滤渣A中含有Fe2O3、CeO2、FeO等物质，加稀硫酸与氧化铁和氧化亚铁反应生成相应的盐，所以加入的氧化剂可以氧化亚铁离子同时不引入新的杂质，所以最适合用作氧化剂B的是过氧化氢，被还原的产物是水，而次氯酸钠被还原为氯离子、高锰酸钾被还原为锰离子，都会产生新的杂质，所以答案选B；

（2）加热蒸发后，需将溶液冷却结晶，然后过滤洗涤、干燥可得到硫酸铁铵；

（3）反应②是Ce(OH)3与氧气反应生成Ce(OH)4，根据质量守恒定律可知该反应中有水参与，所以化学方程式是4Ce(OH)3 + O2 + 2H2O = 4Ce(OH)4；

（4）FeSO4溶液在空气中露置一段时间后再进进行滴定，则硫酸亚铁溶液中的亚铁离子的浓度降低，所以滴定样品时，消耗硫酸亚铁溶液的体积偏大，使滴定结果偏大；

（5）硫酸铁铵与足量的氢氧化钠溶液反应，过滤洗涤沉淀并烘干灼烧至恒重得到1.60g固体，则该固体是氧化铁固体，物质的量是1.60g/160g/mol=0.01mol，说明7.0g硫酸铁铵样品中含有Fe元素的物质的量是0.02mol；另一份中加入0.5mol/L Ba(NO3)2溶液100mL，恰好完全反应，则硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡沉淀，所以7.0g固体中硫酸根离子的物质的量是0.5mol/L×0.1L=0.05mol，根据电荷守恒，n(NH4+)=0.04 mol，所以7.0g样品中水的物质的量是(7g – 0.02mol×56g/mol - 0.05 mol×96g/mol - 0.04 mol×18g/mol)÷18g/mol=0.02 mol,所以样品中铵根离子、铁离子、硫酸根离子、水的物质的量之比是0.04:0.02:0.05:0.02=4:2:5:2，则样品的化学式是Fe2(SO4) 3·2(NH4) 2SO4·2H2O。

考点：考查物质性质的应用，对流程的分析，化学式的计算