Question

【題目】二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物。平板電腦顯示屏生產(chǎn)過程中有大量的廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質(zhì))產(chǎn)生。某課題組以此粉末為原料回收鈰，設(shè)計實(shí)驗(yàn)流程如下：

(1)濾渣A的主要成分是_____________；洗滌濾渣A除去的陽離子主要是________(填離子符號)，檢驗(yàn)該離子是否洗凈的操作是________________________；

(2)步驟②中反應(yīng)的離子方程式是_____________________；

(3)萃取是分離稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP________(填“能”或“不能”)與水互溶。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有________、燒杯、玻璃棒、量筒等；

(4)步驟④中反應(yīng)化學(xué)方程式為______________________________。

Answer 1

【答案】SiO2、CeO2 Fe3＋ 取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現(xiàn)紅色，則已洗凈；反之，未洗凈 2CeO2+H2O2+6H＋=2Ce3＋+O2↑+4H2O 不能 分液漏斗 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4

【解析】

廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質(zhì))中加入稀鹽酸，Fe2O3轉(zhuǎn)化FeCl3存在于濾液中，濾渣為CeO2和SiO2；加入稀硫酸和H2O2，CeO2轉(zhuǎn)化為Ce3+，濾渣為SiO2；加入堿后Ce3+轉(zhuǎn)化為沉淀，最后通入氧氣將Ce從+3氧化為+4，得到產(chǎn)品Ce(OH)4，據(jù)此解答。

(1)根據(jù)上述分析可知，加入稀鹽酸時，Fe2O3與HCl反應(yīng)產(chǎn)生FeCl3和水，SiO2、CeO2不能溶解，進(jìn)入濾渣A中，因此濾液A的主要成分是Fe2O3與HCl反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3＋；檢驗(yàn)Fe3+的方法是取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現(xiàn)紅色，則證明沉淀已洗凈；反之，沉淀未洗凈；

(2)稀硫酸、H2O2，CeO2三者反應(yīng)生成轉(zhuǎn)化為Ce2(SO4)3、O2和H2O，反應(yīng)的離子方程式為：6H++H2O2+2CeO2=2Ce3++O2↑+4H2O；

(3)化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，萃取劑與水互不相容，而且Ce3+在萃取劑中的溶解度比在水中的大，所以TBP不能與水互溶；實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有分液漏斗、燒杯、玻璃棒、量筒等；

(4)Ce(OH)3與O2、H2O在加熱時發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Ce(OH)3被氧化為Ce(OH)4，根據(jù)原子守恒、電子守恒，可得反應(yīng)的化學(xué)方程式：4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4。