Question

【題目】鈰Ce）是一種重要的稀土金屬元素，常見化合價為+3和+4，在工業上應用廣泛。某課題組以回收廢舊的電腦顯示屏的玻璃粉（含SiO2、CeO2、Fe2O3、和FeO等）為原料，設如下工藝流程回收CeO2，并獲得硫酸鐵銨晶體[Fe2（SO4）32（NH4）2SO43H2O]

已知：①CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液；②酸浸時CeO2不反應；③“反應I”所得溶液中含有Ce3+。

試回答下列問題

（1）“濾渣”的化學式為______。

（2）在酸性條件下，H2O2、Fe3+、CeO2三種物質中，氧化性最強的是______；如將稀硫酸改為鹽酸，則“酸浸”過程可能產生的大氣污染物是______。

（3）“反應Ⅰ”的離子方程式為______。

（4）“氧化”反應的化學方程式為______。

（5）“操作Ⅰ”依次為：低溫蒸發結晶、過濾、______常溫晾干等操作。所得硫酸鐵銨常用作凈水劑，在去除酸性廢水中的懸浮物時效率降低，原因是______。

（6）科學家利用CeO2在太陽能作用下將H2O、CO2轉化成H2、CO，其過程如下：mCeO2（m-x）CeO2xCe+xO2，

（m-x）CeO2xCe+xH2O+xCOmCeO2+xH2+xCO。在該總轉化過程中，CeO2作______，從能量轉化的角度，該過程的重要意義是______。

Answer 1

【答案】SiO2 CeO2 Cl2 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce2++O2↑+4H2O 4Ce（OH）3+O2+2H2O=4Ce（OH）4 洗滌 鐵離子水解被抑制 催化劑 將太陽能轉化為化學能

【解析】

由流程圖可知，廢玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質）中加入稀硫酸，FeO轉化為FeSO4、Fe2O3轉化Fe2（SO4）3存在于濾液中，濾渣為CeO2和SiO2；濾液中加入稀硫酸和過氧化氫，亞鐵離子被氧化為鐵離子，溶液為Fe2（SO4）3，加入硫酸銨混合蒸發濃縮、常溫晾干后得到硫酸鐵銨晶體；向酸浸后的濾渣中加入稀硫酸和H2O2，CeO2轉化為Ce3+存在于濾液中，反應為2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2（SO4）3+O2↑+4H2O，濾渣為SiO2，濾液中加入氫氧化鈉溶液沉淀并通入空氣，利用氧氣將Ce從+3氧化為+4后4Ce（OH）3轉化為沉淀Ce（OH）4，反應為：4Ce（OH）3+O2+2H2O═4Ce（OH）4，加入分解Ce（OH）4得到產品CeO2。

（1）SiO2、CeO2不溶于稀硫酸，向酸浸后的濾渣中加入稀硫酸和H2O2，CeO2轉化為Ce3+存在于濾液中，則過濾得到的濾渣”為二氧化硅，故答案為：SiO2；

（2）在酸性條件下，H2O2、Fe3+、CeO2三種物質中，CeO2和過氧化氫發生氧化還原反應，過氧化氫做還原劑被氧化，過氧化氫氧化亞鐵離子生成鐵離子，氧化性最強的是CeO2，如將稀硫酸改為鹽酸，則“酸浸”過程氯離子被氧化生成氯氣，可能產生的大氣污染物是Cl2，故答案為：CeO2；Cl2；

（3）反應Ⅰ”是CeO2轉化為Ce3+存在于濾液中，反應為2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2（SO4）3+O2↑+4H2O，反應的離子方程式：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce2++O2↑+4H2O，故答案為：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce2++O2↑

+4H2O；

（4）利用氧氣將Ce從+3氧化為+4后4Ce（OH）3轉化為沉淀Ce（OH）4，“氧化”反應的化學方程式為：4Ce（OH）3+O2+2H2O═4Ce（OH）4， 故答案為：4Ce（OH）3+O2+2H2O═4Ce（OH）4；

（5）“操作Ⅰ”依次為：低溫蒸發結晶、過濾、洗滌、常溫晾干等操作，所得硫酸鐵銨常用作凈水劑，在去除酸性廢水中的懸浮物時效率降低，原因是鐵離子水解被抑制， 故答案為：洗滌；鐵離子水解被抑制；

（6）通過太陽能實現總反應H2O+CO2→H2+CO+O2可知：CeO2沒有消耗，CeO2為催化劑，該過程中在太陽能作用下將H2O、CO2轉變為H2、CO，所以把太陽能轉變成化學能，故答案為：催化劑；將太陽能轉化為化學能。