Question

废旧显示屏玻璃中含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO等物质。某课题小组以此玻璃粉末为原料，制得Ce(OH)₄和硫酸铁铵矾［Fe₂(SO₄) ₃·(NH₄) ₂SO₄·24H₂O］，流程设计如下：

已知：Ⅰ．酸性条件下，铈在水溶液中有Ce³⁺、Ce⁴⁺两种主要存在形式，Ce⁴⁺有较强氧化性；Ⅱ．CeO₂不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

回答以下问题：

(1)反应①的离子方程式是               。

(2)反应②中H₂O₂的作用是                     。

(3)反应③的离子方程式是                  。

(4)已知有机物HT能将Ce³⁺从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：

2Ce³⁺ (水层)+ 6HT(有机层)2CeT₃ (有机层)+ 6H⁺(水层)

从平衡角度解释：向CeT₃ (有机层)加入H₂SO₄ 获得较纯的含Ce³⁺的水溶液的原因是            。

(5)硫酸铁铵矾［Fe₂(SO₄) ₃·(NH₄) ₂SO₄·24H₂O］广泛用于水的净化处理，其净水原理用离子方程式解释是                 。

Answer

(1)SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O(2分)

(2)氧化使Fe2+转化为Fe3+(2分)

(3)2GeO2 + 6H+ + H2O2 = 2Ge3+ + 4H2O + O2↑(2分)

(4)混合液中加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动。(2分)

(5)Fe3+ + 3H2OFe(OH)3(胶体) + 3H+ (2分)

【解析】

试题分析：废玻璃粉末加氢氧化钠溶液后二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，过滤，得到滤渣A的成分是Fe2O3、CeO2、FeO；滤渣A（Fe2O3、CeO2、FeO）加稀硫酸后过滤得滤液B是硫酸亚铁溶液，加入硫酸和氧化剂过氧化氢可生成溶液C中为硫酸铁，所加氧化剂过氧化氢不引入新杂质，加热蒸发得到溶液D为饱和硫酸铁溶液，在溶液中加入硫酸铵溶液得到硫酸铁铵矾；滤渣B的成分是CeO2；CeO2与H2O2和稀H2SO4反应生成Ce3+和O2，加入HT硫酸萃取，将Ce3+从水溶液中萃取出来，Ce3+加碱和氧气发生氧化还原反应生成Ce（OH）4；

（1）根据以上分析可知反应①的离子方程式为SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O；

（2）反应②中H2O2的作用是氧化使亚铁离子为铁离子；

（3）反应③是酸性溶液中CeO2被过氧化氢还原生成Ce3+离子，过氧化氢被氧化生成氧气，反应的离子方程式2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑；

（4）有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce3+（水层）+6HT（有机层）═2CeT3（有机层）+6H+（水层），加入硫酸增大氢离子浓度，平衡逆向进行向形成Ge3+水溶液方向移动，获得较纯的含Ce3+的水溶液；

（5）硫酸铁铵矾[Fe2（SO4）3•（NH4）2SO4•24H2O]广泛用于水的净化处理，其净水原理是溶解后溶液中的铁离子水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附悬浮杂质的作用，可以净水，反应的离子方程式为：Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+。

考点：考查化学实验基本操作、元素及化合物知识反应等相关知识