题目内容
人造金刚石酸洗废液中含有大量的Ni2+、Mn2+、Co2+等离子．某厂技术人员设计了如下方案，使上述离子的浓度降低到排放标准，且得到了纯度较高的镍粉．Ⅰ．废液组成：
| 金属元素 | Ni | Mn | Co | Fe | Cu | Zn |
| 浓度（g?L-1） | 45 | 15 | 7.5 | ≤0.1 | ≤0.05 | ≤0.05 |
步骤1：调节pH：向强酸性溶液中加入NaOH溶液调节pH到2．
此步骤中工业上不直接使用饱和Na2CO3溶液来调节溶液的pH的原因可能是
步骤2：除去Mn2+、Co2+离子：在搅拌下加入适量饱和Na2CO3溶液和NaClO溶液并控制pH≤3.5，过滤．
①Mn2+反应生成MnO2同时放出CO2，写出此反应的离子方程式：
②Co2+反应生成Co（OH）3沉淀同时放出CO2，写出此反应的离子方程式：
Ni2+可反应生成Ni（OH）3沉淀，Co2+可使Ni（OH）3转化为Co（OH）3沉淀，写出Ni（OH）3转化为Co（OH）3的离子方程式：
③此步骤中必须控制好NaClO溶液的用量，其原因可能是
步骤3：回收镍以铅片为阳极，镍铬钛不锈钢片为阴极，电解步骤2中所得滤液，在阴极得到镍粉．电解过程中电流效率与pH的关系如图，分析图表，回答下列问题：
①pH较低时，电流效率低的原因可能是：
②电解的最佳pH范围是：
A．3.0～3.5 B．3.5～4.0 C．4.0～4.5 D．4.5～5.0．
分析：步骤1：饱和Na2CO3溶液能与酸反应生成二氧化碳气体；
步骤2：①Mn2+被ClO-氧化成+4价的Mn，以MnO2的形式被除去，ClO-被还原成Cl-，同时放出CO2，根据化合价升降相等以及原子守恒配平；
②Co2+被ClO-氧化成+3价的Co，以Co（OH）3的形式被除去，ClO-被还原成Cl-，同时放出CO2，根据化合价升降相等以及原子守恒配平；根据题目信息即可完成；
③Ni（Ⅲ）和Co（Ⅲ）都有很强的氧化性，但Ni（Ⅲ）非常不稳定，氧化性比Co（Ⅲ）化合物的氧化性强，因此只要ClO-适量，即使Ni2+被氧化生成了三价镍的化合物，也会被未参加反应的Co2+、Mn2+还原为Ni2+．因此防止Ni2+被沉淀的方法就是控制ClO-的用量．
步骤3：从图中曲线变化趋势可以看出，当溶液酸性较大时，电解效率很低，随着pH的增大，电解效率增大，但是当pH＞4.5后，电解率与溶液pH变化不明显．因此此处要重点分析pH较小时电解效率不高，以及pH较大时电解效率也不高的原因．由于H+、Ni2+都能在电极的阴极放电，所以当pH较小，也即[H+]较大时，将产生大量的氢气，造成电解效率较低．当pH较大时，由于Ni2+生成了难溶物，溶液中[Ni2+]减小，也造成电解效率低．因此，从图中可以看出来，最佳的pH范围大约为4.0～4.5．
步骤2：①Mn2+被ClO-氧化成+4价的Mn，以MnO2的形式被除去，ClO-被还原成Cl-，同时放出CO2，根据化合价升降相等以及原子守恒配平；
②Co2+被ClO-氧化成+3价的Co，以Co（OH）3的形式被除去，ClO-被还原成Cl-，同时放出CO2，根据化合价升降相等以及原子守恒配平；根据题目信息即可完成；
③Ni（Ⅲ）和Co（Ⅲ）都有很强的氧化性，但Ni（Ⅲ）非常不稳定，氧化性比Co（Ⅲ）化合物的氧化性强，因此只要ClO-适量，即使Ni2+被氧化生成了三价镍的化合物，也会被未参加反应的Co2+、Mn2+还原为Ni2+．因此防止Ni2+被沉淀的方法就是控制ClO-的用量．
步骤3：从图中曲线变化趋势可以看出，当溶液酸性较大时，电解效率很低，随着pH的增大，电解效率增大，但是当pH＞4.5后，电解率与溶液pH变化不明显．因此此处要重点分析pH较小时电解效率不高，以及pH较大时电解效率也不高的原因．由于H+、Ni2+都能在电极的阴极放电，所以当pH较小，也即[H+]较大时，将产生大量的氢气，造成电解效率较低．当pH较大时，由于Ni2+生成了难溶物，溶液中[Ni2+]减小，也造成电解效率低．因此，从图中可以看出来，最佳的pH范围大约为4.0～4.5．
解答：解：步骤1：饱和Na2CO3溶液能与酸反应生成二氧化碳气体，产生大量的CO2不利于工业生产，故答案为：产生大量的CO2不利于工业生产；
步骤2：①Mn2+被ClO-氧化成+4价的Mn，以MnO2的形式被除去，ClO-被还原成Cl-，同时放出CO2，离子方程式为：Mn2++ClO-+CO32-=MnO2↓+Cl-+CO2↑，故答案为：
Mn2++ClO-+CO32-=MnO2↓+Cl-+CO2↑；
②Co2+被ClO-氧化成+3价的Co，以Co（OH）3的形式被除去，ClO-被还原成Cl-，同时放出CO2，离子方程式为：2Co2++ClO-+2CO32-+3H2O=2 Co（OH）3↓+Cl-+2CO2↑，故答案为：
2Co2++ClO-+2CO32-+3H2O=2 Co（OH）3↓+Cl-+2CO2↑；
Ni2+可反应生成Ni（OH）3沉淀，Co2+可使Ni（OH）3转化为Co（OH）3沉淀，离子方程式为：Co2++Ni（OH）3=Co（OH）3↓+Ni2+，故答案为：Co2++Ni（OH）3=Co（OH）3↓+Ni2+；
③Ni（Ⅲ）和Co（Ⅲ）都有很强的氧化性，但Ni（Ⅲ）非常不稳定，氧化性比Co（Ⅲ）化合物的氧化性强，因此只要ClO-适量，即使Ni2+被氧化生成了三价镍的化合物，也会被未参加反应的Co2+、Mn2+还原为Ni2+，因此防止Ni2+被沉淀的方法就是控制ClO-的用量，故答案为：Mn2+，Co2+沉淀完全而Ni2+不被沉淀；
步骤3：从图中曲线变化趋势可以看出，当溶液酸性较大时，电解效率很低，随着pH的增大，电解效率增大，但是当pH＞4.5后，电解率与溶液pH变化不明显．因此此处要重点分析pH较小时电解效率不高，以及pH较大时电解效率也不高的原因．由于H+、Ni2+都能在电极的阴极放电，所以当pH较小，也即[H+]较大时，将产生大量的氢气，造成电解效率较低．当pH较大时，由于Ni2+生成了难溶物，溶液中[Ni2+]减小，也造成电解效率低．因此，从图中可以看出来，最佳的pH范围大约为4.0～4.5．
故答案为：①产生大量氢气；②C
步骤2：①Mn2+被ClO-氧化成+4价的Mn，以MnO2的形式被除去，ClO-被还原成Cl-，同时放出CO2，离子方程式为：Mn2++ClO-+CO32-=MnO2↓+Cl-+CO2↑，故答案为：
Mn2++ClO-+CO32-=MnO2↓+Cl-+CO2↑；
②Co2+被ClO-氧化成+3价的Co，以Co（OH）3的形式被除去，ClO-被还原成Cl-，同时放出CO2，离子方程式为：2Co2++ClO-+2CO32-+3H2O=2 Co（OH）3↓+Cl-+2CO2↑，故答案为：
2Co2++ClO-+2CO32-+3H2O=2 Co（OH）3↓+Cl-+2CO2↑；
Ni2+可反应生成Ni（OH）3沉淀，Co2+可使Ni（OH）3转化为Co（OH）3沉淀，离子方程式为：Co2++Ni（OH）3=Co（OH）3↓+Ni2+，故答案为：Co2++Ni（OH）3=Co（OH）3↓+Ni2+；
③Ni（Ⅲ）和Co（Ⅲ）都有很强的氧化性，但Ni（Ⅲ）非常不稳定，氧化性比Co（Ⅲ）化合物的氧化性强，因此只要ClO-适量，即使Ni2+被氧化生成了三价镍的化合物，也会被未参加反应的Co2+、Mn2+还原为Ni2+，因此防止Ni2+被沉淀的方法就是控制ClO-的用量，故答案为：Mn2+，Co2+沉淀完全而Ni2+不被沉淀；
步骤3：从图中曲线变化趋势可以看出，当溶液酸性较大时，电解效率很低，随着pH的增大，电解效率增大，但是当pH＞4.5后，电解率与溶液pH变化不明显．因此此处要重点分析pH较小时电解效率不高，以及pH较大时电解效率也不高的原因．由于H+、Ni2+都能在电极的阴极放电，所以当pH较小，也即[H+]较大时，将产生大量的氢气，造成电解效率较低．当pH较大时，由于Ni2+生成了难溶物，溶液中[Ni2+]减小，也造成电解效率低．因此，从图中可以看出来，最佳的pH范围大约为4.0～4.5．
故答案为：①产生大量氢气；②C
点评：本题主要考查了金属的回收，主要涉及到氧化还原反应的知识，要学会灵活运用知识的能力，难度较大．
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人造金刚石酸洗废液中含有大量的Ni2+、Mn2+、Co2+等离子．某厂技术人员设计了如下方案，使上述离子的浓度降低到排放标准，且得到了纯度较高的镍粉．
Ⅰ．废液组成：
| 金属元素 | Ni | Mn | Co | Fe | Cu | Zn |
| 浓度（g?L-1） | 45 | 15 | 7.5 | ≤0.1 | ≤0.05 | ≤0.05 |
步骤1：调节pH：向强酸性溶液中加入NaOH溶液调节pH到2．
此步骤中工业上不直接使用饱和Na2CO3溶液来调节溶液的pH的原因可能是________．
步骤2：除去Mn2+、Co2+离子：在搅拌下加入适量饱和Na2CO3溶液和NaClO溶液并控制pH≤3.5，过滤．
①Mn2+反应生成MnO2同时放出CO2，写出此反应的离子方程式：________．
②Co2+反应生成Co（OH）3沉淀同时放出CO2，写出此反应的离子方程式：________；
Ni2+可反应生成Ni（OH）3沉淀，Co2+可使Ni（OH）3转化为Co（OH）3沉淀，写出Ni（OH）3转化为Co（OH）3的离子方程式：________．
③此步骤中必须控制好NaClO溶液的用量，其原因可能是________．
步骤3：回收镍以铅片为阳极，镍铬钛不锈钢片为阴极，电解步骤2中所得滤液，在阴极得到镍粉．电解过程中电流效率与pH的关系如图，分析图表，回答下列问题：
①pH较低时，电流效率低的原因可能是：________．
②电解的最佳pH范围是：________（填序号）．
A．3.0～3.5 B．3.5～4.0 C．4.0～4.5 D．4.5～5.0．