【題目】鈰是地殼中含量最高的稀土元素,二氧化鈰(CeO2)是其重要的化合物。平板液晶顯示屏生產過程中產生大量的廢玻璃粉末,其中含CeO2、SiO2、Fe2O3等物質,某實驗小組以此粉末為原料回收鈰,設計流程如圖所示:
(1)步驟Ⅰ加入過量鹽酸后,溶液a中的陽有離子___________________。
(2)步驟Ⅱ中反應的氧化劑和還原劑的物質的量之為___________。
(3)為了使步驟Ⅲ所得懸濁液中的Ce3+濃度為1×10-6mol·L-1,則加入NaOH調節溶液的pH應為____________[已知:Ce(OH)3的Ksp=8.0×10-21,lg2=0.3]。
(4)將NH4Cl固體與CeCl3·6H2O混合真空加熱可得無水CeCl3,其中加入NH4Cl的作用是__________。
(5)第Ⅴ步反應的化學方程式是____________________;用反應得到的懸濁液制備純凈的Ce(OH)4需進行的實驗操作為______________。
(6)對CeCl3樣品純度進行測定的方法:準確稱取樣品wg配成100mL溶液,取25.00mL置于錐形瓶中,加入稍過量的過二硫酸銨[(NH4)2S2O8]溶液將Ce3+氧化為Ce4+,然后用萃取劑[用(HT2)表示]萃取Ce4+,再用cmol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定至終點(其離子反應方程式為Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+),重復2~3次,平均消耗VmL標準溶液。
①“萃取”時存在反應:Ce4++n(HT)2Ce(H2n-4)+4H+,若要提高滴定的準確率,應使溶液呈______性(填“酸”“中”或“堿”)。
②經計算,CeCl3樣品的純度為________________。 [M(CeCl3)=246.5g·mol-1]
【答案】 Fe3+、H+ 2:1 9.3 NH4Cl固體受熱分解生成的HCl可抑制CeCl3水解 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4 過濾、洗滌、干燥 酸 或
(其他合理答案均可給分)
【解析】平板液晶顯示屏生產過程中產生大量的廢玻璃粉末,其中含CeO2、SiO2、Fe2O3等物質,加入HCl過濾得到固體a和溶液a,溶液a中主要是氯化鐵溶液和鹽酸溶液,固體a中為二氧化硅和二氧化鈰,固體中加入稀硫酸和過氧化氫反應后過濾得到固體b為二氧化硅,溶液b為硫酸鈰溶液,加入氫氧化鈉溶液調節溶液PH生成氫氧化鈰沉淀,懸濁液中通氧氣過濾、洗滌、干燥得到Ce(OH)4,懸濁液中加入鹽酸得到CeCl3溶液,蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌得到結晶水合物,將NH4Cl固體與CeCl3·6H2O混合真空加熱可得無水CeCl3,利用氯化銨分解生成的氯化氫抑制Ce3+離子的水解,得到無水CeCl3。
(1)廢玻璃粉末,其中含CeO2、SiO2、Fe2O3等物質,步驟Ⅰ加入過量鹽酸后,溶液a中的陽離子有Fe3+、H+,CeO2、SiO2不溶于鹽酸,加入稀硫酸和過氧化氫反應后過濾得到固體b的成分是 SiO2,(2)步驟Ⅱ中反應二氧化鈰在稀硫酸溶液中被過氧化氫還原生成三價鈰離子,過氧化氫被氧化生成氧氣,反應的離子方程式為:2CeO2+H2O2+6H+═2Ce3++O2↑+4H2O,氧化劑CeO2和還原劑的H2O2物質的量之比為2:1;(3)當溶液中離子濃度小于1×10-6mol·L-1時視為沉淀充全,結合溶度積常數計算氫氧根離子濃度c(OH-)= =
2×10-5mol·L-1,c(H+)=10-14/2×10-5=5×10-10mol·L-1,得到溶液PH=-lg5×10-10=9.3;(4)將NH4Cl固體與CeCl3·6H2O混合真空加熱可得無水CeCl3,其中加入NH4Cl的作用是NH4Cl固體受熱分解生成的HCl可抑制CeCl3水解;(5)第V步反應是氫氧化鈰被氧氣氧化生成Ce(OH)4,4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4;用反應得到的懸濁液制備純凈的Ce(OH)4需進行的實驗操作為過濾、洗滌、干燥;(6)①“萃取”時存在反應:Ce4++n(HT)2
Ce(H2n-4)+4H+,若要提高滴定的準確率,需要平衡逆向進行,因此溶液呈酸性;②電子守恒可知Ce3+物質的量等于亞鐵離子的物質的量,則CeCl3樣品的純度=
即為
或
(其他合理答案均可給分)。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】在某水溶液樣品中滴加氯化鋇溶液,產生白色沉淀;再滴加鹽酸,沉淀部分消失,并有無色無味的氣體產生.由此判斷該溶液中肯定不存在的離子是( )
A.Ag+B.SO42﹣C.CO32﹣D.NH4+
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列離子方程式正確的是( )
A. 過氧化鈉加入水中:2O22-+2H2O== 4OH-+O2↑
B. 碳酸氫鈉溶液加入鹽酸:CO32-+2H+==CO2↑+H2O
C. 氫氧化銅中加入鹽酸:OH-+H+==H2O
D. 四氧化三鐵跟稀硫酸反應:Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3+ +4H2O
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】向Ba(OH)2溶液中逐滴加入稀硫酸,請完成下列問題:
(1)寫出反應的離子方程式 .
(2)下列三種情況下,離子方程式與(1)相同的是 (填序號).
A.向NaHSO4溶液中,逐滴加入Ba(OH)2溶液至溶液顯中性
B.向NaHSO4溶液中,逐滴加入Ba(OH)2溶液至SO 恰好完全沉淀
C.向NaHSO4溶液中,逐滴加入Ba(OH)2溶液至過量
(3)若緩緩加入稀硫酸直至過量,整個過程中混合溶液的導電能力(用電流強度I表示)可近似地用圖1中的曲線表示(填序號).
(4)若有一表面光滑的塑料小球懸浮于Ba(OH)2溶液中央,如圖2所示,向該燒杯里緩緩注入與Ba(OH)2溶液等密度的稀硫酸至恰好完全反應.在此實驗過程中,小球將 .
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】下列有關操作不可能引發噴泉現象的是:
A. 擠壓裝置①的膠頭滴管使CCl4全部進入燒瓶,片刻后打開止水夾
B. 擠壓裝置②的膠頭滴管使NaOH溶液全部進入燒瓶,片刻后打開止水夾
C. 打開止水夾,用鼓氣裝置從裝置③的a處不斷鼓入空氣
D. 向裝置④的水槽中慢慢加入足量濃硫酸并打開止水夾
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