废旧显示屏玻璃中含有SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质．某课题小组以此玻璃粉末为原料，制得Ce（OH）4和硫酸铁铵矾，流程设计如下：已知：Ⅰ、酸性条件下，铈在水溶液中有Ce3+、Ce4+两种主要

Question

废旧显示屏玻璃中含有SiO₂、Fe₂O₃、CeO₂、FeO等物质．某课题小组以此玻璃粉末为原料，制得Ce（OH）₄和硫酸铁铵矾，流程设计如下：

已知：Ⅰ、酸性条件下，铈在水溶液中有Ce³⁺、Ce⁴⁺两种主要存在形式，Ce⁴⁺有较强氧化性；
Ⅱ、CeO₂不溶于稀硫酸，也不溶于氢氧化钠溶液．
回答以下问题：
（1）操作①的名称是___；该操作所用的玻璃仪器有：烧杯、___、___．
（2）反应（2）中过氧化氢的作用是：___．
（3）反应（3）的离子方程式是：___．
（4）已知有机物HT能将Ce³⁺从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce³⁺（水层）+6HT（有机层）⇌2CeT₃（有机层）+6H⁺（水层）从平衡角度解释：向CeT₃（有机层）加入硫酸获得较纯的含Ce³⁺的水溶液的原因是___．
（5）硫酸铁铵矾广泛用于水的净化处理，其净水原理用离子方程式表示为：___．
（6）相同物质的量浓度的以下四种溶液中，铵根离子浓度由大到小的顺序是：___．
a．xFe₂（SO₄）₃•y（NH₄）₂SO₄•zH₂Ob．（NH₄）₂SO₄c．（NH₄）₂CO₃d．NH₃•H₂O
（7）为测定某硫酸铁铵矾样品的组成，现称取14.00g该样品，将其溶于水配制成100mL溶液；再将溶液分成两等份，向其中一份加入足量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤沉淀、再烘干灼烧至恒重，得到1.60g固体；向另一份溶液中加入0.5mol/L硝酸钡溶液100mL，恰好完全反应．则该硫酸铁铵矾的化学式为___．

Answer 1

废玻璃粉末加氢氧化钠溶液后过滤，得到滤渣A的成分是Fe₂O₃、CeO₂、FeO；滤渣A（Fe₂O₃、CeO₂、FeO）加稀硫酸后过滤得滤液B是硫酸亚铁溶液，加入硫酸和氧化剂过氧化氢可生成溶液C中为硫酸铁，所加氧化剂过氧化氢不引入新杂质，加热蒸发得到溶液D为饱和硫酸铁溶液，在溶液中加入硫酸铵溶液得到硫酸铁铵矾；滤渣B的成分是CeO₂；CeO₂与H₂O₂和稀H₂SO₄反应生成Ce³⁺和O₂，加入HT硫酸萃取，将Ce³⁺从水溶液中萃取出来，Ce³⁺加碱和氧气发生氧化还原反应生成Ce（OH）₄，
（1）通过操作①得到滤渣和滤液，则操作①为过滤，过滤需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；
故答案为：过滤；漏斗、玻璃棒；
（2）反应②中H₂O₂的作用是氧化使亚铁离子为铁离子；
故答案为：氧化使Fe²⁺转化为Fe³⁺；
（3）反应③是酸性溶液中CeO₂被过氧化氢还原生成Ce³⁺离子，过氧化氢被氧化生成氧气，反应的离子方程式2GeO₂+6H⁺+H₂O₂=2Ge³⁺+4H₂O+O₂↑；
故答案为：2GeO₂+6H⁺+H₂O₂=2Ge³⁺+4H₂O+O₂↑；
（4）有机物HT能将Ce³⁺从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce³⁺（水层）+6HT（有机层）═2CeT₃（有机层）+6H⁺（水层），加入硫酸增大氢离子浓度，平衡逆向进行向形成Ge³⁺水溶液方向移动，获得较纯的含Ce³⁺的水溶液；
故答案为：混合液中加入H₂SO₄使c（H⁺）增大，平衡向形成Ge³⁺水溶液方向移动；
（5）硫酸铁铵矾[Fe₂（SO₄）₃•（NH₄）₂SO₄•24H₂O]广泛用于水的净化处理，其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⁺+3H₂O=Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺；
故答案为：Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺；
（6）相同物质的量浓度的以下三种溶液中，
a．xFe₂（SO₄）₃•y（NH₄）₂SO₄•zH₂O  溶液中铁离子水解显酸性抑制铵根离子水解，铵根离子浓度增大；     
b．（NH₄）₂SO₄ 溶液中硫酸根离子对铵根离子水解无影响；
c．（NH₄）₂CO₃，溶液中碳酸根离子水解显碱性促进铵根离子水解，铵根离子浓度减小；
d．NH₃•H₂O，电离较弱，铵根离子浓度最小；
故答案为：a>b>c>d；
（7）称取14.00g样品，将其溶于水配置成100mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到沉淀并烘干灼烧至恒重得到1.60g固体为氧化铁，n（Fe₂O₃）=(1.6g)/(160g/mol)=0.01mol，生成氢氧化铁沉淀物质的量为，n（Fe（OH）₃）=0.02mol，
向另一份溶液中加入0.05mol Ba（NO₃）₂溶液，恰好完全反应，则n（SO₄^2-）=0.05mol，
所以14.00g样品中含有Fe₂（SO₄）₃0.02mol，n（SO₄^2-）为0.1mol，则（NH₄）₂SO₄为0.1mol-0.02mol×3=0.04mol，
则m（H₂O）=14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol×132g/mol=0.72g，n（H₂O）=(0.72g)/(18g/mol)=0.04mol，
则n（Fe₂（SO₄）₃）：n（（NH₄）₂SO₄）：n（H₂O）=0.02：0.04：0.04=1：2：2，
所以化学式为Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O；
故答案为：Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O．