Question

【题目】铈（Ce)是一种重要的稀土元素。以富含CeO2的废玻璃粉末（含SiO2、 Fe2O3以及其他少量可溶于稀酸的杂质）为原料，采用多种方法回收铈。请回答下列问题：

(1)湿法空气氧化法回收铈的部分流程如下：

已知：CeO2不溶于稀盐酸，也不溶于NaOH溶液。

滤渣的成分是________，反应②的离子方程式是________。

(2)干法空气氧化法回收铈是把Ce(OH)3被空气氧化成Ce(OH)4，氧化过程中发生的化学反应方程式为________。两种制备Ge(OH)4的数据如下表：

干法空气氧化法	氧化温度/℃	氧化率/%	氧化时间/h
暴露空气中	110120	90	18
在对流空气氧化炉中	110120	99	8

在对流空气氧化炉中大大缩短氧化时间的原因是________。

(3)利用电解方法也可以实现铈的回收。

①在酸性条件下电解Ce2O3 (如图）：阳极电极反应式为______，离子交换膜为______ (填“阴”或“阳”）离子交换膜。

②电解产物Ce(SO4)2是重要的氧化剂，将其配成标准溶液，在酸性条件下能测定工业盐中NaNO2的含量，写出发生反应的离子方程式_______。

Answer 1

【答案】CeO2、SiO2 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4 空气对流能使氧气浓度增大；使氧化表面增大 Ce2O3－2e－++6H+=2Ce4++3H2O 阳 Ce4++NO2-+H2O=2Ce3++NO3-+2H+

【解析】

分析流程图中每一步发生的反应，可知滤渣、滤液的成分；根据影响化学反应速率的因素，分析反应速率问题；由化合价的升降变化判断电极产物，写出电极反应式；据物质性质分析氧化还原反应产物，写出反应方程式。

(1)流程中的“滤渣”是玻璃粉末中加稀盐酸过滤所得，必为不溶于稀盐酸的CeO2、SiO2。“滤渣”中加入稀盐酸、H2O2后，过滤所得滤液中含Ce3+，故此时CeO2发生化学反应而溶解，CeO2被还原为Ce3+，则H2O2被氧化为O2，反应②的离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O。

(2)干法空气氧化法回收铈，Ce(OH)3被空气中氧气氧化成Ce(OH)4，反应的化学方程式为4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4。与“暴露空气中”相比，“在对流空气氧化炉中”氧气能维持较大浓度，发生氧化反应的表面增大，化学反应较快，使氧化时间缩短。

(3)①电解池中，阳极发生失电子的反应（氧化反应）。图中电解装置的阳极为Ce2O3，溶液为Ce(SO4)2、H2SO4的混合溶液，故为Ce2O3（Ce +3价）失电子生成Ce(SO4)2（Ce +4价），阳极电极反应式为Ce2O3－2e－++6H+=2Ce4++3H2O。图中阳极产物Ce4+在阴极排出，则电解池中为阳离子交换膜。

②Ce(SO4)2是重要的氧化剂，则NaNO2被其氧化为NaNO3，酸性条件下它们发生反应的离子方程式为2Ce4++NO2-+H2O=2Ce3++NO3-+2H+。