Question

9．NiSO₄•6H₂O是一种绿色易溶于水的晶体，可由电镀废渣（除镍外，还含有铜、锌、铁等元素）为原料获得．操作步骤如下：

（1）向滤液Ⅰ中加入FeS是为了生成难溶于酸的硫化物沉淀而除去Cu²⁺、Zn²⁺等杂质，则除去Cu²⁺的离子方程式为：FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺
（2）对滤液Ⅱ的操作，请回答：
①往滤液Ⅱ中加入H₂O₂的离子方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O
②调滤液ⅡpH的目的是除去Fe³⁺，其原理是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，检验Fe³⁺是否除尽的操作和现象是：用试管取少量滤液Ⅲ，滴加几滴KSCN溶液，若无颜色变化，则Fe³⁺已除净
（3）滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃过滤后得到NiCO₃固体，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，这两步操作的目的是增大NiSO₄的浓度，利于蒸发结晶（或富集NiSO₄）
（4）得到的NiSO₄溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作可得到NiSO₄•6H₂O晶体，请回答：
①为了提高产率，过滤后得到的母液要循环使用，则应该回流到流程中的d位置（填a、b、c、d）
②如果得到产品的纯度不够，则应该进行重结晶操作（填操作名称）
③理论上从100Kg 废渣（Ni元素含量为59%）中可回收NiSO₄•6H₂O的质量为227 Kg．（Ni的相对原子质量为59，NiSO₄•6H₂O相对分子质量为227）

Answer 1

分析 废渣（除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe等元素的化合物杂质），在硫酸溶解后过滤后除去不溶性物质，滤液Ⅰ含有二价铁离子、镍离子、锌离子等杂质，加入硫化钠可除去铜离子、锌离子，然后加H₂O₂是将二价铁氧化成三价铁，调节溶液PH使三价铁以氢氧化物的沉淀而除去，滤液Ⅲ含有可溶性硫酸盐，为Na₂SO₄、NiSO₄，再加碳酸钠沉淀二价镍，过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO₄晶体，
（1）FeS除去Cu²⁺的反应是沉淀的转化；
（2）①对滤液Ⅱ加H₂O₂的目的是将Fe²⁺氧化Fe³⁺；
②依据铁离子遇到KSCN溶液呈红色设计实验检验是否除净；
（3）NiSO₄与Na₂CO₃反应生成NiCO₃沉淀，而后过滤，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，这样可提高NiSO₄的浓度，有利于蒸发结晶；
（4）①为了提高产率，过滤后得到的母液要循环使用，应该回流到流程中d中；
②产品的纯度不够需要重新溶解、浓缩、结晶析出得到较纯净的晶体；
③依据镍元素守恒计算分析．

解答 解：废渣（除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe等元素的化合物杂质），在硫酸溶解后过滤后除去不溶性物质，滤液Ⅰ含有二价铁离子、镍离子、锌离子等杂质，加入硫化钠可除去铜离子、锌离子，然后加H₂O₂是将二价铁氧化成三价铁，调节溶液PH使三价铁以氢氧化物的沉淀而除去，滤液Ⅲ含有可溶性硫酸盐，为Na₂SO₄、NiSO₄，再加碳酸钠沉淀二价镍，过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO₄晶体，
（1）FeS除去Cu²⁺的反应是沉淀的转化，即FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺；
故答案为：FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺；
（2）①对滤液Ⅱ加H₂O₂的目的是将Fe²⁺氧化Fe³⁺，加入H₂O₂的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O；
②检验Fe³⁺是否除尽的操作和现象是用试管取少量滤液Ⅲ，滴加几滴KSCN溶液，若无颜色变化，则Fe³⁺已除净；
故答案为：用试管取少量滤液Ⅲ，滴加几滴KSCN溶液，若无颜色变化，则Fe³⁺已除净；
（3）NiSO₄与Na₂CO₃反应生成NiCO₃沉淀，而后过滤，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，这样可提高NiSO₄的浓度，有利于蒸发结晶；
故答案为：增大NiSO₄的浓度，利于蒸发结晶（或富集NiSO₄）；
（4）①为了提高产率，过滤后得到的母液要循环使用，应该回流到流程中d中循环使用，
故答案为：d；
②产品的纯度不够需要重新溶解、浓缩、结晶析出得到较纯净的晶体，实验操作为重结晶；
故答案为：重结晶；
③Ni的相对原子质量为59，NiSO₄•6H₂O相对分子质量为227，理论上从100Kg 废渣（Ni元素含量为59%）中可回收NiSO₄•6H₂O的质量为$\frac{100Kg×59%}{59g/mol}$×227g/mol=227Kg，
故答案为：227．

点评 本题考查物质的分离提纯的实验方案的设计，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，题目难度中等，明确实验的目的和原理是解答该题的关键，注意把握基本实验操作．