Question

8．NiSO₄•6H₂O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學鍍鎳、生產電池等，可由電鍍廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質）為原料獲得．工藝流程如圖甲：

（1）用稀硫酸溶解廢渣時，為了提高浸取率可采取的措施有加熱或攪拌或增大硫酸濃度等．（任寫一點）
（2）向濾液中滴入適量的Na₂S溶液，目的是除去Cu²⁺、Zn²⁺，寫出除去Cu²⁺的離子方程式：Cu²⁺+S^2-═CuS↓．
（3）在40℃左右，用6%的H₂O₂氧化Fe²⁺，再在95℃時加入NaOH調節(jié)pH，除去鐵和鉻．此外，還常用NaClO₃作氧化劑，在較小的pH條件下水解，最終生成一種淺黃色的黃鐵礬鈉[Na₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂]沉淀除去，其離子方程式為6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O．如圖乙是溫度-pH與生成的沉淀關系圖，圖中陰影部分是黃鐵礬穩(wěn)定存在的區(qū)域；若要在PH=2的條作下生成黃鐵礬鈉沉淀其溫度范圍為20～140℃．
（4）上述流程中濾液Ⅲ的主要成分是NiSO₄、Na₂SO₄．

Answer 1

分析 廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物雜質），在硫酸溶解調節(jié)pH后過濾后除去鐵離子，濾液含有二價鐵離子、三價鉻離子、銅離子、鋅離子等雜質，濾液I中加入硫化鈉形成CuS、ZnS沉淀，可除去銅離子、鋅離子，過濾，濾液II中加H₂O₂是將二價鐵氧化成三價鐵，再通過調節(jié)pH使三價鐵和三價鉻都以氫氧化物的沉淀而除去，濾液Ⅲ含有可溶性硫酸鹽，主要是NiSO₄，還有Na₂SO₄，再加碳酸鈉沉淀二價鎳，過濾、洗滌，然后與硫酸反應生成NiSO₄晶體，
（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應速率；
（2）加Na₂S，易生成CuS沉淀；
（3）用NaClO₃與Fe²⁺發(fā)生氧化還原反應生成鐵離子和氯離子，根據電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式，根據圖象可判斷在PH=2的條作下生成黃鐵礬鈉沉淀的溫度范圍；
（4）根據流程分析判斷．

解答 解：廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物雜質），在硫酸溶解調節(jié)pH后過濾后除去鐵離子，濾液含有二價鐵離子、三價鉻離子、銅離子、鋅離子等雜質，濾液I中加入硫化鈉形成CuS、ZnS沉淀，可除去銅離子、鋅離子，過濾，濾液II中加H₂O₂是將二價鐵氧化成三價鐵，再通過調節(jié)pH使三價鐵和三價鉻都以氫氧化物的沉淀而除去，濾液Ⅲ含有可溶性硫酸鹽，主要是NiSO₄，還有Na₂SO₄，再加碳酸鈉沉淀二價鎳，過濾、洗滌，然后與硫酸反應生成NiSO₄晶體；
（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應速率，所以為了提高浸取率可采取的措施有加熱或攪拌或增大硫酸濃度等；
故答案為：加熱或攪拌或增大硫酸濃度等；
（2）加Na₂S，易生成CuS沉淀，其反應的離子方程式為：Cu²⁺+S^2-═CuS↓，故答案為：Cu²⁺+S^2-═CuS↓；
（3）用NaClO₃與Fe²⁺發(fā)生氧化還原反應生成鐵離子和氯離子，反應的離子方程式為6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，根據圖象可判斷在PH=2的條作下生成黃鐵礬鈉沉淀的溫度范圍是20～140℃，
故答案為：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；20～140℃；
（4）由流程分析可知濾液Ⅲ的主要成分是NiSO₄、Na₂SO₄，故答案為：NiSO₄、Na₂SO₄．

點評 本題考查物質的分離提純的實驗方案的設計，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，題目難度較大，明確實驗的目的和原理是解答該題的關鍵，注意把握基本實驗操作．