Question

【題目】廢舊顯示屏玻璃中含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質。某課題小組以此玻璃粉末為原料，制得 Ce(OH)4和硫酸鐵銨礬［Fe2(SO4) 3(NH4) 2SO424H2O］流程設計如下：

已知：Ⅰ．酸性條件下，鈰在水溶液中有Ce3+、Ce4+兩種主要存在形式，Ce4+有較強氧化性；Ⅱ．CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于 NaOH溶液。

回答以下問題：

（1）反應②中H2O2的作用是___________。

（2）反應③的離子方程式是________。

（3）已知有機物 HT 能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：2Ce3+ (水層)+ 6HT（有機層）2CeT3 (有機層）+ 6H+(水層),從平衡角度解釋：向 CeT3 (有機層）加入H2SO4獲得較純的含Ce3+的水溶液的原因是_______。

（4）硫酸鐵銨礬［Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O］廣泛用于水的凈化處理，其凈水原理用離子方程式解釋是___________。

（5）用滴定法測定制得的 Ce(OH)4 產品純度。

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

Answer 1

【答案】氧化使Fe2+轉化為Fe3+ 2CeO2 + 6H+ + H2O2 = 2Ce3+ + 4H2O + O2↑ 混合液中加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向形成Ce3+水溶液方向移動 Fe3+ + 3H2OFe(OH)3（膠體） + 3H+ 偏大

【解析】

由流程可知，廢玻璃粉末加入氫氧化鈉溶液，二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應，過濾，得到的濾渣A的成分是Fe2O3、CeO2、FeO；向濾渣A中加入稀硫酸，Fe2O3和FeO與稀硫酸反應生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，過濾，得到的濾液B是硫酸鐵和硫酸亞鐵混合溶液，加入硫酸和氧化劑過氧化氫，過氧化氫將硫酸亞鐵氧化生成硫酸鐵，加熱蒸發得到飽和硫酸鐵溶液，向溶液中加入硫酸銨溶液得到硫酸鐵銨礬；濾渣B的成分是CeO2，CeO2與H2O2和稀H2SO4反應生成Ce3+和O2，加入HT、硫酸萃取，將Ce3+從水溶液中萃取出來，Ce3+加堿和氧氣發生氧化還原反應生成Ce（OH）4。

（1）反應②為在酸性條件下，過氧化氫將硫酸亞鐵氧化生成硫酸鐵，故答案為：氧化使Fe2+轉化為Fe3+；

（2）反應③是酸性溶液中CeO2被過氧化氫還原生成Ce3+離子，過氧化氫被氧化生成氧氣，反應的離子方程式為2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑，故答案為：2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑；

（3）有機物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：2Ce3+（水層）+6HT（有機層）2CeT3（有機層）+6H+（水層），加入硫酸增大氫離子濃度，平衡逆向進行向形成Ge3+水溶液方向移動，獲得較純的含Ce3+的水溶液，故答案為：混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動；

（4）硫酸鐵銨礬[Fe2（SO4）3（NH4）2SO424H2O]廣泛用于水的凈化處理，其凈水原理是硫酸鐵銨礬溶解后，電離出的鐵離子在溶液中水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質的作用，可以達到凈水的目的，反應的離子方程式為Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+，故答案為：Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+；

（5）FeSO4溶液在空氣中露置一段時間后會被空氣中的氧氣氧化，滴定時消耗硫酸亞鐵的量增大，導致測定偏大，故答案為：偏大。