Question

（13分）平板電視顯示屏生產過程中產生大量的廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質）。某課題以此粉末為原料，設計如下工藝流程對資源進行回收，得到Ce(OH)4和硫酸鐵銨：

已知：

①酸性條件下，鈰在水溶液中有、兩種主要存在形式，易水解，有較強氧化性。

②CeO2不溶于稀硫酸

③硫酸鐵銨［aFe2(SO4) 3b(NH4) 2SO4cH2O］廣泛用于水的凈化處理。

（1）在氧化環(huán)節(jié)，下列物質中最適合用作氧化劑B的是 (填序號)。

a．NaClO b．H2O2 c．KMnO4

（2）操作Ⅰ的名稱是 ，檢驗硫酸鐵銨溶液中含有NH4+的方法是 。

（3）寫出反應②的化學方程式 。

（4）用滴定法測定制得的Ce(OH)4產品純度。

所用FeSO4溶液在空氣中露置一段時間后再進進行滴定，則測得該Ce(OH)4產品的質量分數 。（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）

（5）稱取14.00g硫酸鐵銨樣品，將其溶于水配制成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份加入足量NaOH溶液，過濾洗滌沉淀并烘干灼燒至恒重得到1.60g固體；向另一份溶液中加入0.5mol/L Ba(NO3)2溶液100mL，恰好完全反應。通過計算，該硫酸鐵銨的化學式為 （寫出必要的計算步驟，否則不得分）。

Answer 1

（13分）

（1）B(1分)

（2）冷卻結晶 (1分) 取樣于試管中加入NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗氣體，若試紙變藍，即可證明（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)

根據電荷守恒，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)

所以化學式為Fe2(SO4) 3·2(NH4) 2SO4·2H2O（1分）

【解析】

試題分析：（1）廢玻璃粉末中只有二氧化硅與氫氧化鈉反應，所以濾渣A中含有Fe2O3、CeO2、FeO等物質，加稀硫酸與氧化鐵和氧化亞鐵反應生成相應的鹽，所以加入的氧化劑可以氧化亞鐵離子同時不引入新的雜質，所以最適合用作氧化劑B的是過氧化氫，被還原的產物是水，而次氯酸鈉被還原為氯離子、高錳酸鉀被還原為錳離子，都會產生新的雜質，所以答案選B；

（2）加熱蒸發(fā)后，需將溶液冷卻結晶，然后過濾洗滌、干燥可得到硫酸鐵銨；

（3）反應②是Ce(OH)3與氧氣反應生成Ce(OH)4，根據質量守恒定律可知該反應中有水參與，所以化學方程式是4Ce(OH)3 + O2 + 2H2O = 4Ce(OH)4；

（4）FeSO4溶液在空氣中露置一段時間后再進進行滴定，則硫酸亞鐵溶液中的亞鐵離子的濃度降低，所以滴定樣品時，消耗硫酸亞鐵溶液的體積偏大，使滴定結果偏大；

（5）硫酸鐵銨與足量的氫氧化鈉溶液反應，過濾洗滌沉淀并烘干灼燒至恒重得到1.60g固體，則該固體是氧化鐵固體，物質的量是1.60g/160g/mol=0.01mol，說明7.0g硫酸鐵銨樣品中含有Fe元素的物質的量是0.02mol；另一份中加入0.5mol/L Ba(NO3)2溶液100mL，恰好完全反應，則硫酸根離子與鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀，所以7.0g固體中硫酸根離子的物質的量是0.5mol/L×0.1L=0.05mol，根據電荷守恒，n(NH4+)=0.04 mol，所以7.0g樣品中水的物質的量是(7g – 0.02mol×56g/mol - 0.05 mol×96g/mol - 0.04 mol×18g/mol)÷18g/mol=0.02 mol,所以樣品中銨根離子、鐵離子、硫酸根離子、水的物質的量之比是0.04:0.02:0.05:0.02=4:2:5:2，則樣品的化學式是Fe2(SO4) 3·2(NH4) 2SO4·2H2O。

考點：考查物質性質的應用，對流程的分析，化學式的計算