Question

平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂等物质）．某课题以此粉末为原料，资源回收的工艺流程如下：

（1）铈(Ce)是稀土元素之一，萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP应满足的条件________________________。

（2）写出第①步反应的离子方程式________________________________，第①步不能用浓盐酸的理由____________________________________________

（3）第①步洗涤滤渣A，检验滤渣A是否洗净的方法是___________________________,写出第②步反应的化学方程式________________________________

（4）工业上利用上述回收的资源以及焦炭、氯气、氢气制取纯硅，写出制取纯硅的相关化学方程式_______________________________________________

（5）取上述流程中得到的Ce(OH)₄ 产品0．5g ，加硫酸溶解后，用0．1000mol/LFeSO₄ 标准溶液滴定到终点时（ 还原产物为Ce³⁺ ），消耗20mL 标准溶液，该产品中Ce(OH)₄ 的质量分数为__________（保留小数点后一位）。

Answer

（1）TBP不溶于水且铈离子在TBP溶解度更大

（2）Fe2O3 + 6H+ ==Fe3+ + 3H2O；CeO2与盐酸反应，放出氯气

（3）取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净，否则未洗净；

2CeO2+H2O2+3H2SO4 ==Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O

（4）2C＋SiO22CO↑＋Si(粗硅) Si(粗硅)＋2Cl2SiCl4

SiCl4＋2H2Si(纯硅)＋4HCl。

（5）83．2%

【解析】

试题分析：根据题给化学工艺流程知废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2等物质）加稀硫酸发生反应：Fe2O3 + 6H+ == 2Fe3+ + 3H2O，过滤、洗涤，滤液A为硫酸铁溶液，滤渣A为SiO2和CeO2的混合物，向滤渣A中加入稀硫酸和H2O2发生反应：2CeO2+H2O2+3H2SO4=Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O，过滤，滤渣B为SiO2，滤液B为Ce2(SO4)3溶液，向滤液B中加碱，发生反应：Ce3+ + 3OH- == Ce(OH)3↓，再通入O2，发生反应：4Ce(OH)3+O2+2H2O==4 Ce(OH)4，据此作答。

（1）萃取是利用物质在不同物质中溶解度的差异来分离物质的方法。萃取剂不溶于水且被萃取的物质在萃取剂中的溶解度比在水中的溶解度大。TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，故TBP应满足的条件TBP不溶于水且铈离子在TBP溶解度更大。

（2）第①步反应的离子方程式为Fe2O3 + 6H+ == 2Fe3+ + 3H2O，根据题给信息知CeO2具有强氧化性，浓盐酸具有较强的还原性，故第①步不能用浓盐酸的理由是CeO2与盐酸反应，放出氯气。

（3）根据流程知滤渣A表面附着的有Fe3＋和SO42—，第①步洗涤滤渣A，检验滤渣A是否洗净的方法是取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净，否则未洗净；根据流程知第②步反应中CeO2转化为Ce3+，铈元素的化合价由+4价降为+3价，被还原，则H2O2被氧化生成氧气，利用化合价升降法结合原子守恒、电荷守恒配平，化学方程式为

2CeO2+H2O2+3H2SO4==Ce2(SO4)3+O2↑+4H2O。

（4）工业上利用二氧化硅以及焦炭、氯气、氢气制取纯硅，相关化学方程式为2C＋SiO22CO↑＋Si(粗硅)、Si(粗硅)＋2Cl2SiCl4、SiCl4＋2H2Si(纯硅)＋4HCl。

（5）根据题意知Ce(OH)4 加硫酸溶解发生反应：Ce(OH)4 +4H＋==Ce4++4H2O，再用0．1000mol/LFeSO4 标准溶液滴定，发生反应：Ce4++Fe2＋==Ce3++Fe3＋。根据方程式知n[Ce(OH)4 ]=n(FeSO4)= 0．1000mol/L×0.020L =0.002mol，m[Ce(OH)4 ]=0.002mol×208g/mol=0.416g，该产品中Ce(OH)4 的质量分数为0.416g/0.5g×100%=83.2%。

考点：考查化学工艺流程分析，涉及物质的分离、提纯，化学实验基本操作，化学方程式的书写，化学计算。