Question

【題目】鈰（Ce)是一種重要的稀土元素。以富含CeO2的廢玻璃粉末（含SiO2、 Fe2O3以及其他少量可溶于稀酸的雜質）為原料，采用多種方法回收鈰。請回答下列問題：

(1)濕法空氣氧化法回收鈰的部分流程如下：(已知：CeO2不溶于稀鹽酸，也不溶于NaOH溶液。)

濾渣的成分是_____________________，反應②的離子方程式是_____________________________。

(2)干法空氣氧化法回收鈰是把Ce(OH)3被空氣氧化成Ce(OH)4，氧化過程中發生的化學反應方程式為___________________________。

(3)利用電解方法也可以實現鈰的回收。在酸性條件下電解Ce2O3（如圖）：陽極電極反應式為________________，離子交換膜為________ (填“陰”或“陽”）離子交換膜。

Answer 1

【答案】CeO2、SiO2 2CeO2 +H2O2 +6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 4 Ce(OH)3 +2H2O+ O2=4 Ce(OH)4 Ce2O3-2e- + 6H+ = 2Ce4++3 H2O 陽

【解析】

廢玻璃粉末中含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質，加入稀鹽酸，Fe2O3轉化FeCl3存在于濾液中，濾渣為CeO2和SiO2；加入稀鹽酸酸和H2O2，CeO2轉化為Ce3+，濾渣為SiO2；加入堿并通入氧氣將Ce從+3氧化為+4，得到產品Ce(OH)4，加熱分解生成CeO2，電解可得到Ce，以此解答該題。

（1）由上述分析可知因為CeO2和SiO2不溶解于鹽酸，所以濾渣的成分是CeO2、SiO2，再加入稀鹽酸、H2O2后，CeO2就可以和稀鹽酸、H2O2反應生成轉化為CeCl3、O2和H2O，所以反應的離子方程式為：6H++H2O2+2CeO2＝2Ce3++O2↑+4H2O，故答案為：CeO2、SiO2；6H++H2O2+2CeO2＝2Ce3++O2↑+4H2O；

（2）干法空氣氧化法回收鈰是把Ce(OH)3被空氣氧化成Ce(OH)4，氧化過程中發生的化學反應方程式為4Ce(OH)3+O2+2H2O＝4Ce(OH)4；故答案為：4Ce(OH)3+O2+2H2O＝4Ce(OH)4；

（3）①陽極發生氧化反應，電極方程式為Ce2O3﹣2e﹣+6H+＝2Ce4++3H2O，反應消耗氫離子，右側溶液中的H+需要移動到左側，則應用陽離子交換膜；故答案為：Ce2O3﹣2e﹣+6H+＝2Ce4++3H2O；陽。