Question

二氧化鈰（CeO₂）是一種重要的稀土氧化物．平板電視顯示屏生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末（主要含CeO₂、SiO₂、Fe₂O₃等）．某課題組以此粉末為原料回收鈰，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如圖：

（1）洗滌濾渣A的主要目的是為了除去

 

（填離子符號(hào)）．
（2）第②步反應(yīng)的離子方程式為：

 

；濾渣B的主要成分是：

 

．
（3）萃取是分離稀土元素的常用方法．已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來(lái)，TBP

 

（填“能”或“不能”）與水互溶．實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萃取操作時(shí)用到的主要玻璃儀器有：

 

、燒杯、玻璃棒、量筒等．
（4）取上述流程中得到的Ce（OH）₄產(chǎn)品0.462g，加硫酸溶解后，用0.1000mol?L-¹FeSO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)（鈰被還原為Ce³⁺），消耗20.00mL標(biāo)準(zhǔn)溶液．該產(chǎn)品中Ce（OH）₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

 

（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：廢玻璃粉末中含有SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂，向其中加入稀鹽酸，F(xiàn)e₂O₃反應(yīng)變成FeCl₃，溶于水，濾渣A的成分為SiO₂、CeO₂（第①步），第②步向?yàn)V渣A中加稀硫酸和H2O2，SiO₂不反應(yīng)，CeO₂反應(yīng)變成Ce³⁺，加堿以Ce（OH）₃形式沉淀出（第③步），Ce（OH）₃和氧氣反，生成Ce（OH）₄，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥得到純凈的Ce（OH）₄；
根據(jù)該反應(yīng)過(guò)程為：①CeO₂、SiO₂、Fe₂O₃等中加入稀鹽酸，F(xiàn)e₂O₃轉(zhuǎn)化FeCl₃存在于濾液中，濾渣為CeO₂和SiO₂；②加入稀硫酸和H₂O₂，CeO₂轉(zhuǎn)化為Ce³⁺，濾渣為SiO₂；③加入堿后Ce³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，④通入氧氣講Ce從+3氧化為+4，得到產(chǎn)品；
（1）根據(jù)濾渣A上含有FeCl₃；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒來(lái)分析；濾渣B為SiO₂；
（3）根據(jù)萃取劑與水不互溶的原則來(lái)回答，根據(jù)萃取實(shí)驗(yàn)的儀器：分液漏斗、燒杯、玻璃棒、量筒等來(lái)回答；
（4）根據(jù)電子守恒建立關(guān)系式：Ce（OH）₄～FeSO₄，然后進(jìn)行計(jì)算求出Ce（OH）₄的質(zhì)量，最后求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：廢玻璃粉末中含有SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂，向其中加入稀鹽酸，F(xiàn)e₂O₃反應(yīng)變成FeCl₃，溶于水，濾渣A的成分為SiO₂、CeO₂（第①步），第②步向?yàn)V渣A中加稀硫酸和H2O2，SiO₂不反應(yīng)，CeO₂反應(yīng)變成Ce³⁺，加堿以Ce（OH）₃形式沉淀出（第③步），Ce（OH）₃和氧氣反，生成Ce（OH）₄，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥得到純凈的Ce（OH）₄；
（1）濾渣A上含有FeCl₃，洗滌濾渣A的目的是為了除去Fe³⁺；
（2）稀硫酸、H₂O₂，CeO₂三者反應(yīng)生成轉(zhuǎn)化為Ce₂（SO₄）₃、O₂和H₂O，反應(yīng)的離子方程式為：6H⁺+H₂O₂+2CeO₂=2Ce³⁺+O₂ ↑+4H₂O；加入稀硫酸和H₂O₂，CeO₂轉(zhuǎn)化為Ce³⁺，SiO₂不反應(yīng)，濾渣B的成分為SiO₂，
故答案為：6H⁺+H₂O₂+2CeO₂=2Ce³⁺+O₂ ↑+4H₂O；SiO₂；
（3）化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來(lái)，所以TBP不能與水互溶，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萃取操作時(shí)用到的主要玻璃儀器有：分液漏斗、燒杯、玻璃棒、量筒等，故答案為：不能；分液漏斗；
（4）Ce（OH）₄ ～FeSO₄
    0.0020mol   0.1000mol/L^-1×0.020L
所以m（Ce（OH）₄）=0.0020mol×208g/mol=0.416g，產(chǎn)品中Ce（OH）₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.416g

0.462g

×100%=90.04%，
故答案為：90.04%；

點(diǎn)評(píng)：本題以工藝流程為基礎(chǔ)，考察化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、元素及化合物知識(shí)、化學(xué)計(jì)算、氧化還原反應(yīng)等相關(guān)知識(shí)．