Question

二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。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以及其他少量可溶于稀酸的物质)。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

 

(1)洗涤滤渣A的目的是为了去除________(填离子符号)，检验该离子是否洗净的方法是___________________________________________________。

(2)第②步反应的离子方程式是__________________________________，滤渣B的主要成分是________。

(3)萃取是分离稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP________(填“能”或“不能”)与水互溶。实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有________、烧杯、玻璃棒、量筒等。

(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 mol·L－1 FeSO4标准溶液滴定终点(铈被还原为Ce3＋)，消耗25.00 mL标准溶液，该产品中Ce(OH)4的质量分数为________。

 

Answer 1

　(1)Fe3＋　取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净；反之，未洗净(其他合理答案均可)

(2)2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋4H2O＋O2↑　SiO2(其他合理答案均可)

(3)不能　分液漏斗

(4)97.0%

【解析】　根据题给流程图分析反应过程，确定每步的具体反应，然后根据题给要求进行分析解答。

(1)操作①加入稀盐酸的主要目的是使氧化铁溶于稀盐酸生成氯化铁，所以滤渣表面应附有Fe3＋和Cl－，若有Fe3＋存在，在③加碱时会生成Fe(OH)3沉淀，影响Ce(OH)4的纯度，所以要除去Fe3＋。可以用KSCN溶液来检验Fe3＋是否存在。(2)反应物中有CeO2、H2O2和H2SO4，生成物中有Ce3＋，此过程中Ce由＋4价变为＋3价，得电子，所以H2O2中－1价的O就应该失电子变为0价的O，即氧气；然后再根据质量守恒和电荷守恒进行微粒的补充和配平即可。SiO2不溶于酸，所以滤渣B的成分为SiO2。(3)因为TBP可以作为萃取剂，所以不能和水互溶；在萃取时除了要用到烧杯、玻璃棒、量筒外，还需要用到的主要玻璃仪器是分液漏斗。(4)在滴定过程中发生反应的离子方程式为Ce4＋＋Fe2＋=Ce3＋＋Fe3＋，每有1 mol Ce4＋反应即可消耗1 mol Fe2＋，消耗硫酸亚铁的物质的量为2.5×10－3 mol，所以0.536 g样品中含有2.5×10－3 mol Ce(OH)4，其质量为0.52 g，即质量分数约为97.0%。