Question

1．NiSO₄•xH₂O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于镀镍、电池等，可由电镀废渣（除镍外，还含有铜、锌、铁等元素）为原料获得．操作步骤如图：

（1）在待镀件上镀镍时，待镀件应作阴极，电镀过程中电解质溶液浓度不变  （填“增大”、“减小”、“不变”）
（2）向滤液Ⅰ中加入FeS是为了除去Cu²⁺、Zn²⁺等杂质，则除去Cu²⁺的离子方程式为FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）．当Zn²⁺恰好沉淀完全时，在CuS、ZnS共存的混合液中c（Zn²⁺）=10^-5mol/L，则c（Cu²⁺）=8.1×10^-18mol/L （已知K_sp（CuS）=1.3×10^-36，K_sp（ZnS）=1.6×10^-24）．
（3）对滤液Ⅱ中先加H₂O₂再调pH，调pH的目的是除去Fe³⁺．
（4）滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，加入Na₂CO₃过滤后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）．
（5）为测定NiSO₄•xH₂O晶体x的值，称取26.3g晶体加热至充全失去结晶水，剩余固体15.5g，则x的值等于6．

Answer 1

分析 电镀废渣（除镍外，还含有铜、锌、铁等元素），加入稀硫酸过滤得到含有镍离子、铜离子、锌离子、亚铁离子的滤液，后在滤液中加入FeS，生成CuS、ZnS，可除去Cu²⁺、Zn²⁺等杂质，对滤液Ⅱ先加W，应为过氧化氢，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，有利于水解生成氢氧化铁沉淀而除去，过滤后在滤液中加入碳酸钠，可生成NiCO₃，过滤后加入硫酸可生成NiSO₄，经蒸发、浓缩、冷却结晶可得到硫酸镍晶体，据此分析解答．

解答 解：（1）在待镀件上镀镍，待镀件作阴极，镀层金属镍做阳极，电解质溶液用镍离子的盐溶液，阴极析出的镍与阳极溶解的镍等量，故电解质溶液的浓度不变；
故答案为：阴；不变；
（2）向滤液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等杂质，说明CuS的溶解度更小，反应的离子方程式为FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq），
已知K_sp（CuS）=1.3×10^-36，K_sp（ZnS）=1.6×10^-24，当Zn²⁺恰好沉淀完全时，在CuS、ZnS共存的混合液中c（Zn²⁺）=10^-5mol/L，则溶液中的c（S^2-）=$\frac{Ksp（ZnS）}{c（Z{n}^{2+}）}$=$\frac{1.6×1{0}^{-24}}{1{0}^{-5}}mol/L$=1.6×10^-19mol/L，则c（Cu²⁺）=$\frac{Ksp（CuS）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{1.3×1{0}^{-36}}{1.6×1{0}^{-19}}$mol/L≈8.1×10^-18  mol/L；
故答案为：FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）；8.1×10^-18；
（3）对滤液Ⅱ先加过氧化氢，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，调节pH有利于水解生成氢氧化铁沉淀而除去；
故答案为：除去 Fe³⁺；
（4）滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸钠过滤后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄，可增大成NiSO₄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）；
（5）26.3g晶体加热至完全失去结晶水，剩余固体15.5g，失去水的质量=26.3g-15.5g=10.8g，NiSO₄的质量为15.5g，计算物质的量得到1：x=$\frac{15.5g}{155g/mol}$：$\frac{10.8g}{18g/mol}$，解得x=6；
故答案为：6．

点评 本题为综合题，考查了溶解平衡、溶度积的有关计算盐类的水解、物质的分离提纯以及原电池知识，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，题目难度中等．