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____________________。滤渣1中加入稀酸A和H₂O₂发生反应的离子方程是为______________________。

(3)某同学设计实验证明滤液1中含有Fe²⁺，他所用的试剂的化学式为______________。

(4)己知溶液中的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：_____________________ 。

Answer

H2SO4 使 Fe2+氧化为 Fe3+ 2CeO2 + H2O2+ 6H+=2Ce3++O2+4 H2O 铁氰化钾溶液（或高锰酸钾溶液） Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+ 4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4↓ Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+

【解析】反应过程为：废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）中加入稀硫酸，FeO转化为FeSO4、Fe2O3转化Fe2（SO4）3存在于滤液1中，滤渣1为CeO2和SiO2；滤液1中加入稀硫酸和双氧水，FeSO4被氧化为Fe2（SO4）3，溶液1为Fe2（SO4）3溶液，加入硫酸铵混合蒸发浓缩、常温晾干后得到硫酸铁铵晶体；滤渣1中加入稀硫酸和H2O2，CeO2转化为Ce3+存在于滤液2中，反应为2CeO2 +H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，滤渣2为SiO2；滤液2加入碱并通入氧气将Ce从+3氧化为+4后Ce3+转化为沉淀Ce(OH)4，反应为：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4↓，加热分解Ce(OH)4得到产品CeO2；则

（1）已知：CeO2不溶于稀硫酸，废玻璃粉末中也不SiO2溶于酸，加入稀硫酸可将CeO2和SiO2与Fe2O3、FeO分离，因此稀酸A的分子式是H2SO4；（2）根据以上分析可知滤液1中加入H2O2溶液的目的是使Fe2+氧化为Fe3+。滤渣1中加入稀酸A和H2O2发生反应的离子方程是为2CeO2 +H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；（3）亚铁离子有还原性能使酸性高锰酸钾褪色，也与铁氰化钾生成蓝色沉淀，故证明滤液1中含有Fe2+的试剂为铁氰化钾溶液（或高锰酸钾溶液）；（4）溶液中的Fe2+可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4，根据原子守恒可知该反应的离子方程式为Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+；（5）滤液2为含有Ce3+的溶液，加入碱并通入氧气将Ce从+3氧化为+4后Ce3+转化为沉淀Ce(OH)4，反应的离子方程式为：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4↓；（6）硫酸铁铵晶体溶于水后，由于存在水解反应Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，因此可以作为净水剂。