Question

16．某課題小組根據(jù)廢舊顯示屏玻璃中含SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO等物質(zhì)，他們設(shè)計如下流程，以此玻璃粉末為原料，制得Ce（OH）₄和硫酸鐵銨礬[Fe₂（SO₄）₃•（NH₄）₂SO₄•24H₂O]．

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(yīng)①加NaOH溶液，玻璃粉末中的SiO₂（寫化學式）轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)．
（2）反應(yīng)②中H₂O₂的作用是氧化Fe²⁺使之轉(zhuǎn)化為Fe³⁺．
（3）反應(yīng)③的離子方程式是2CeO₂+6H⁺+H₂O₂=2Ce³⁺+4H₂O+O₂↑．
（4）操作①的步驟是蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
操作②的名稱是分液．
若過濾操作使用下圖裝置，圖中存在的錯誤是未用玻璃棒引流，漏斗的下端口沒有緊靠燒杯內(nèi)壁．

（5）已知有機物 HT 能將Ce³⁺從水溶液中分離出來，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⁺水溶液方向移動在實驗室中進行萃取分液操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、分液漏斗和燒杯，振蕩，靜置，當液體分層后，接下來的操作是打開分液漏斗上口塞子（或?qū)⒎忠郝┒飞峡谌�子凹槽對準漏斗口頸上小孔），先打開活塞放出下層液體，后將上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中．
（6）流程中有一種試劑可以循壞使用，這種試劑是有機物 HT．

Answer 1

分析 將玻璃粉末（SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO）溶于NaOH溶液，SiO₂和NaOH反應(yīng)生成可溶性的Na₂SiO₃，F(xiàn)e₂O₃、CeO₂、FeO和NaOH不反應(yīng)，然后采用過濾方法分離，則濾液A中含有NaOH、Na₂SiO₃，濾渣A中含有Fe₂O₃、CeO₂、FeO；
向濾渣中加入稀硫酸，CeO₂不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液，所以Fe₂O₃、FeO溶于稀硫酸，采用過濾方法得到濾渣B為CeO₂，濾液B中含有Fe₂（SO₄）₃、FeSO₄，向濾液中加入雙氧水，雙氧水將亞鐵離子氧化為鐵離子，得到溶液C為Fe₂（SO₄）₃，向溶液C中加入硫酸銨并加熱得到Fe₂（SO₄）₃•（NH₄）₂SO₄，然后采用蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥方法得到硫酸鐵銨釩；
向濾渣CeO₂中加入稀硫酸、雙氧水，發(fā)生反2CeO₂+6H⁺+H₂O₂=2 Ce³⁺+4H₂O+O₂↑，得到Ce³⁺溶液，然后采用有機物 HT 能將Ce³⁺從水溶液中分離出來得到Ce³⁺濃溶液，然后加入堿并通入氧氣得到Ce（OH）₄，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）（1）SiO₂屬于酸性氧化物，能溶于強堿溶液，所以反應(yīng)①加NaOH溶液，玻璃粉末中的SiO₂ 轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)；
故答案為：SiO₂；
（2）反應(yīng)②中H₂O₂具有強氧化性，二價鐵離子具有還原性，所以雙氧水能氧化還原性Fe²⁺使之轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；
故答案為：氧化Fe²⁺使之轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；
（3）Ce⁴⁺有較強氧化性，酸性條件下，CeO₂能被雙氧水還原生成Ce³⁺，反應(yīng)③的離子方程式是2CeO₂+6H⁺+H₂O₂=2 Ce³⁺+4H₂O+O₂↑；
故答案為：2CeO₂+6H⁺+H₂O₂=2Ce³⁺+4H₂O+O₂↑；
（4）溶液C為Fe₂（SO₄）₃，向溶液C中加入硫酸銨并加熱得到Fe₂（SO₄）₃•（NH₄）₂SO₄，然后經(jīng)過操作①蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥方法得到硫酸鐵銨釩；經(jīng)過操作②得到水相和有機相，故為分液；由圖可知，操作錯誤的是過濾未用玻璃棒引流，漏斗的下端口沒有緊靠燒杯內(nèi)壁；
故答案為：蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；分液；未用玻璃棒引流，漏斗的下端口沒有緊靠燒杯內(nèi)壁；
（5）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；分液還需要的儀器是分液漏斗和燒杯，其操作方法是打開分液漏斗上口塞子（或?qū)⒎忠郝┒飞峡谌�子凹槽對準漏斗口頸上小孔），先打開活塞放出下層液體，后將上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中；
故答案為：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；分液漏斗和燒杯；打開分液漏斗上口塞子（或?qū)⒎忠郝┒飞峡谌�子凹槽對準漏斗口頸上小孔），先打開活塞放出下層液體，后將上層液體從分液漏斗上口倒入另一燒杯中；
（6）由流程可知，用有機物HT 能將Ce³⁺從水溶液中分離出來，分液后有機層含有有機物HT，可循環(huán)使用；
故答案為：有機物HT．

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點，涉及基本實驗操作、鹽類水解、氧化還原反應(yīng)等知識點，明確流程圖中物質(zhì)的性質(zhì)、基本操作方法是解本題關(guān)鍵，注意結(jié)合題給信息解答問題，題目難度中等．