题目内容
【题目】以镍废料(主要成分为镍铁合金，含少量铜)为原料，生产NiO的部分工艺流程如下：
已知：下表列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 | 7.7 |
沉淀完全的pH | 3.3 | 9.9 | 9.2 |
(1) “酸溶”时Ni转化为NiSO4，该过程中温度控制在70～80 ℃的原因是________。
(2) “氧化”时，Fe2＋参加反应的离子方程式为________。
(3) “除铁”时需控制溶液的pH范围为________。
(4) “滤渣”的主要成分为________(填化学式)。
(5) “沉镍”时得到碱式碳酸镍[用xNiCO3·yNi(OH)2表示]沉淀。
①在隔绝空气条件下，“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO，该反应的化学方程式为________。
②“沉镍”时，溶液pH增大，碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加，原因是________。
【答案】温度低于70 ℃，反应速率降低,温度高于80 ℃，HNO3分解(或挥发)加快 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 3.3≤pH<7.7 CuS xNiCO3·yNi(OH)2
(x＋y)NiO＋xCO2↑＋yH2O Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3，pH越大，碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例增大
【解析】
镍废料(主要成分为镍铁合金，含少量铜)加稀硫酸、稀硝酸进行“酸溶”，其中铁、镍溶于酸，铜也与硝酸反应产生氮氧化物；“氧化”时加入H2O2可将“酸溶”后溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，加入氢氧化钠调节溶液pH除去铁离子，过滤得到氢氧化铁滤渣和滤液；向除铁后的滤液中通入H2S气体，发生反应H2S+Cu2+=CuS↓+2H+，除去Cu2+；再向除铜后的滤液中加入碳酸钠溶液沉淀镍离子，过滤、洗涤、干燥得到的固体经煅烧得到NiO，据此分析作答。
（1）“酸溶”时加入了硫酸与硝酸溶液，考虑温度过低，工艺流程中化学反应速率较低，而温度过高，硝酸分解加快，不利于溶解铜，故答案为温度低于70 ℃，反应速率降低,温度高于80 ℃，HNO3分解(或挥发)加快；
（2）“氧化”时加入H2O2可将“酸溶”后溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，发生的离子方程式为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；
（3）“除铁”时要求铁离子全部除掉，pH
3.3，镍离子和铜离子留在溶液中，pH<7.7，所以需控制溶液的pH范围为3.3≤pH<7.7；
（4）向除铁后的滤液中通入H2S气体，发生反应H2S+Cu2+=CuS↓+2H+，因此滤渣的成分为CuS；
（5）①在隔绝空气条件下，“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO，xNiCO3·yNi(OH)2高温下分解生成NiO、CO2和H2O，其化学方程式为：xNiCO3·yNi(OH)2(x＋y)NiO＋xCO2↑＋yH2O；
②碱式碳酸镍[用xNiCO3·yNi(OH)2表示]沉淀中Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3，pH越大，碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例增大，所以碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加。
【题目】用H2O2、KI和洗洁精可完成“大象牙膏”实验（短时间内产生大量泡沫），某同学依据文献资料对该实验进行探究。
(1)资料1：KI在该反应中的作用：H2O2 + I
= H2O + IO；H2O2 + IO= H2O + O2↑+ I。总反应的化学方程式是_______________________________________________。
(2)资料2：H2O2分解反应过程中能量变化如图所示，其中①有KI加入，②无KI加入。下列判断正确的是______（填字母）。
a．加入KI后改变了反应的路径
b．加入KI后改变了总反应的能量变化
c．H2O2 + I= H2O + IO是放热反应
(3)实验中发现，H2O2与KI溶液混合后，产生大量气泡，溶液颜色变黄。再加入CCl4，振荡、静置，气泡明显减少。
资料3：I2也可催化H2O2的分解反应。
① 加CCl4并振荡、静置后还可观察到___________________________________，说明有I2生成。
② 气泡明显减少的原因可能是：
ⅰ. H2O2浓度降低；
ⅱ._________________________________________。
以下对照实验说明ⅰ不是主要原因：向H2O2溶液中加入KI溶液，待溶液变黄后，分成两等份于A、B两试管中。A试管加入CCl4，B试管不加CCl4，分别振荡、静置。观察到的现象是________________________。
(4)资料4：I+ I
I
K= 640。
为了探究体系中含碘微粒的存在形式，进行实验：向20 mL一定浓度的H2O2溶液中加入10 mL 0.10 mol·L-1 KI溶液，达平衡后，相关微粒浓度如下：
微粒 | I | I | I |
浓度/ (mol·L-1) | 2.5×10-3 | a | 4.0×10-3 |
① a =____________________。
② 该平衡体系中除了含有I、I和I外，一定还含有其他含碘微粒，理由是_____________________。
