水晶石是生產玻璃的原料，工業上回收水晶石廢料（主要含SiO2，還含有CeO2、CaO、MgO、Na2O等）中的...

問題詳情：

水晶石是生產玻璃的原料，工業上回收水晶石廢料（主要含SiO2，還含有CeO2、CaO、MgO、Na2O等）中的SiO2並富集稀土元素Ce（鈰）元素的一種流程如下：

已知CeO2不溶於水，微溶於稀*。

（1）玻璃工業上用SiO2、Na2CO3和CaCO3在高温下反應制普通玻璃，則生成硅**的化學方程式為______。

（2）“還原”時發生反應的離子方程式為______。

（3）“還原”時稀硫*應適當過量，目的除保*反應充分進行及加快反應速率外，還有______。還原時控制其他條件一定，只改變反應的温度，所得SiO2產品的純度如圖所示。超過70℃所得SiO2產品純度下降的原因是______。

（4）洗滌SiO2的方法是______。

（5）向Ce2(SO4)3溶液中加入H2C2O4會析出Ce2(C2O4)3·10H2O晶體，晶體在N2氣流中加熱300℃時，生成CeO2、CO和CO2三種氧化物，寫出Ce2(C2O4)3固體加熱到300℃時反應的方程式______。

【回答】

Na2CO3＋SiO2  Na2SiO3＋CO2↑    2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O    抑制Ce3＋的水解    H2O2大量分解導致CeO2不能完全被還原而混入SiO2中    向漏斗內加蒸餾水至浸沒沉澱，待水自然流出後，重複*作2～3次    Ce2(C2O4)3  2CeO2＋4CO↑＋2CO2↑   

【解析】

工業上回收水晶石廢料（主要含SiO2，還含有CeO2、CaO、MgO、Na2O等）中的SiO2並富集稀土元素Ce（鈰）元素的一種流程中，先向水晶石廢料中加入稀鹽*進行*浸，CeO2與鹽*反應程度較低，SiO2不與鹽*反應，CaO、MgO、Na2O都轉化為可溶*鹽，然後將反應液過濾，濾渣中含有CeO2、SiO2，再向濾渣中加入H2O2、H2SO4發生氧化還原反應，CeO2被還原為Ce2(SO4)3，SiO2不反應，然後將反應液過濾，濾渣中主要成分為SiO2，然後將濾渣經過洗滌、乾燥得到SiO2產品，以此解答。

【詳解】

（1）SiO2與Na2CO3在高温下反應生成硅**、二氧化碳，其化學反應方程式為Na2CO3＋SiO2  Na2SiO3＋CO2↑；

（2）由上述分析可知，“還原”時是CeO2與H2O2、H2SO4發生氧化還原反應，CeO2被還原為Ce2(SO4)3，H2O2被氧化為O2，化學反應方程式為2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O；

（3）Ce2(SO4)3屬於強*弱鹼鹽，在水中會發生水解，“還原”過程中稀硫*適當過量，可抑制Ce3+水解和*反應充分進行及加快反應速率；H2O2屬於不穩定化合物，受熱易分解，“還原”過程中H2O2是反應物，若反應過程中温度高於70℃，H2O2會大量分解，導致CeO2不能充分反應，反應結束過濾後，濾渣中還含有大量CeO2導致SiO2產品的純度降低；

（4）洗滌SiO2的過程中，是除去SiO2表面的H2SO4、Ce2(SO4)3等，因此可直接用水洗滌，具體*作為：向漏斗內加蒸餾水至浸沒沉澱，待水自然流出後，重複*作2～3次；

（5）Ce2(C2O4)3·10H2O晶體在N2氣流中加熱300℃時，生成CeO2、CO和CO2三種氧化物，其中N2的作用是保持防止空氣中氧氣參加反應影響實驗結果，因此Ce2(C2O4)3固體加熱到300℃時，生成CeO2、CO和CO2三種氧化物，反應過程中Ce元素化合價由+3升高至+4，C元素化合價一部分由+3升高至+4，一部分由+3降低至+2，假設有1mol Ce2(C2O4)3參加反應，其中化合價降低的C原子為x mol，則化合價升高的C原子為(6-x)mol，根據氧化還原反應化合價升降守恆可知：2+(6-x)=x，解得x=4，因此該反應化學方程式為Ce2(C2O4)3  2CeO2＋4CO↑＋2CO2↑。

知識點：氧化還原反應

題型：綜合題