Question

二氧化铈（CeO₂）是一种重要的稀土氧化物，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、FeO等物质）。某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO₂和硫酸铁铵晶体。

已知：CeO₂不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

（1）稀酸A的分子式是___________________。

（2）滤液1中加入H₂O₂溶液的目的是________________________________。

（3）某同学设计实验证明滤液1中含有Fe²⁺，他所用的试剂为________________。

（4）已知溶液中的Fe²⁺可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe₃O₄，请书写该反应的离子方程式___________________________________。

（5）由滤液2生成Ce(OH)₄的离子方程式_____________________。

（6）硫酸铁铵晶体[Fe₂(SO₄)₃·2(NH₄)₂SO₄·3H₂O]广泛用于水的净化处理，请用离子方程式解释其作用原理：______________________________，相对于去除中性废水，其在去除酸性废水中的悬浮物时效率_________（填“增强”或“降低”）。

Answer

H2SO4 使Fe2+氧化为Fe3+ 铁氰化钾溶液（或高锰酸钾溶液） Fe2+ +2FeO(OH)=Fe3O4 +2H+ 4Ce 3 ++ O2 +12OH－+2H2O ==4 Ce(OH)4↓ Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ 降低

【解析】由已知结合流程，玻璃粉末加稀酸A后，所得滤液1含有Fe2+、Fe3+，滤渣1为H2SiO3和CeO2；滤渣1中的CeO2与稀酸A和H2O2反应生成滤液2（含Ce3+），滤渣2为不反应的H2SiO3；滤液2经过一系列反应生成CeO2；滤液1在酸性条件下与H2O2反应，将Fe2+氧化为Fe3+，所得溶液1与硫酸铵经过一系列变化得到硫酸铁铵晶体。

（1）因为流程中最后得到硫酸铁铵晶体，所以稀酸A应为：H2SO4。

（2）由上述分析知，滤液1中加入H2O2溶液的目的是：使Fe2+氧化为Fe3+。

（3）因为滤液1中含有Fe3+，所以要证明滤液1中含有Fe2+，可用铁氰化钾溶液（或高锰酸钾溶液）。

（4）已知溶液中的Fe2+可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4，根据原子守恒和离子守恒，还生成H+，该反应的离子方程式为：Fe2+ +2FeO(OH)=Fe3O4 +2H+。

（5）滤液2含有Ce3 +，在碱性条件下被O2氧化成Ce(OH)4，离子方程式为：4Ce3 ++ O2 +12OH－+2H2O =4 Ce(OH)4↓。

（6）硫酸铁铵晶体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+；因为酸性溶液会抑制Fe3+水解，所以相对于去除中性废水，其在去除酸性废水中的悬浮物时效率会降低。

点睛：本题以工艺流程为基础，通过金属的回收与利用，考查物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用、元素及化合物知识、氧化还原反应等相关知识。掌握元素化合物、氧化还原等基本知识，准确分析流程是解题关键，注意流程中有的不明确的地方，如滤渣1到滤液2的转化，可从Ce的化合价变化入手分析得出。