题目内容
15．某工厂回收电镀污泥[主要成分为Cu（OH）2、Ni（OH）2、Fe（OH）2、Al（OH）3和砂土]中的铜和镍，工艺流程如图：
（1）下列措施中，可提高步骤①浸出速率的是ad．
a．加热 b．增大压强 c．延长浸出时间 d．适当提高硫酸的浓度
e．及时分离出产物
（2）步骤②电解过程中铜粉在阴极（填“阴“或“阳”）极产生．若始终没有观察到气体生成，则该电解过程的离子方程式为Cu2++2Fe2+$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu+2Fe3+．
（3）已知FePO4、．A1PO4、Ni3（PO4）2的Kap分别为1.0x l0-22、1.0x l0-19、4.0x 10-31步骤
②所得溶液中c（Ni2+）为O.1mo1•L-1．步骤③反应后溶液中c（PO43-）理论上应控制的范围是1.0×l0-14～2.0×10-14 mo1•L-1 （离子浓度小于1O-5 mo1•L-1可视为沉淀完全）．
（4）步骤④的萃取原理为[注：（HA）2为有机萃取剂]NiSO4（水层）+2（HA）2（有机层）?Ni（HA2）2（有机层）+H2SO4（水层）为促使上述平衡向正反应方向移动，可采取的具体措施是加入有机萃取剂（写一条即可）．
（5）步骤⑤中作为反萃取剂的最佳试剂为硫酸（填名称）．
（6）该工艺流程中，可以循环使用的物质有硫酸和有机萃取剂．
分析 电镀污泥[主要成分为Cu（OH）2、Ni（OH）2、Fe（OH）2、Al（OH）3和砂土]加硫酸溶解，过滤，滤液中含有Cu2+、Ni2+、Fe2+、Al3+，电解，铜离子在阴极得电子生成Cu，亚铁离子在阳极失电子生成Fe3+，过滤，滤液中含有Ni2+、Fe3+、Al3+，再加磷酸钠，生成FePO4、A1PO4沉淀，过滤，滤液中含有Ni2+的溶液，加有机萃取剂萃取、分液，有机层中加硫酸，分液，水层中为NiSO4，
（1）根据影响速率的因素分析；
（2）铜离子在阴极得电子；阳极上Fe2+失电子生成Fe3+；
（3）步骤③应该控制溶液中PO43-，使Fe3+、Al3+全部转化为沉淀，而Ni2+不生成沉淀，根据Ksp计算；
（4）已知存在平衡：NiSO4（水层）+2（HA）2（有机层）?Ni（HA2）2（有机层）+H2SO4（水层），增大反应物的浓度，平衡正向移动；
（5）若有使平衡逆向移动，则增大生成物的浓度；
（6）根据提取NiSO4的步骤④和⑤分析．
解答 解：电镀污泥[主要成分为Cu（OH）2、Ni（OH）2、Fe（OH）2、Al（OH）3和砂土]加硫酸溶解，过滤，滤液中含有Cu2+、Ni2+、Fe2+、Al3+，电解，铜离子在阴极得电子生成Cu，亚铁离子在阳极失电子生成Fe3+，过滤，滤液中含有Ni2+、Fe3+、Al3+，再加磷酸钠，生成FePO4、A1PO4沉淀，过滤，滤液中含有Ni2+的溶液，加有机萃取剂萃取、分液，有机层中加硫酸，分液，水层中为NiSO4，
（1）电镀污泥[主要成分为Cu（OH）2、Ni（OH）2、Fe（OH）2、Al（OH）3和砂土]加硫酸溶解，若要提高浸出速率可以增大反应物的浓度，即增大硫酸的浓度，或者升高温度；
故答案为：ad；
（2）铜离子在阴极得电子生成Cu，即电解过程中铜粉在阴极生成；阴极上铜离子在阴极得电子生成Cu，阳极上Fe2+失电子生成Fe3+，则电解方程式为：Cu2++2Fe2+$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu+2Fe3+；
故答案为：阴极；Cu2++2Fe2+$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu+2Fe3+；
（3）步骤③应该控制溶液中PO43-，使Fe3+、Al3+全部转化为沉淀，而Ni2+不生成沉淀，
若没有Ni3（PO4）2沉淀生成，则Ksp[Ni3（PO4）2]=c3（Ni2+）×c2（PO43-）=（0.1）3×c2（PO43-）=4.0×10-31，所以c（PO43-）=2.0×10-14mol/L；
若使Fe3+、Al3+全部转化为沉淀，FePO4的Ksp小先沉淀，Al3+完全沉淀时Fe3+也完全沉淀，
Ksp[AlPO4]=c（Al3+）×c（PO43-）=（1O-5）×c（PO43-）=1.0×l0-19，所以c（PO43-）=1.0×10-14mol/L，即当c（PO43-）=1.0×10-14mol/L时Fe3+、Al3+全部转化为沉淀；
所以溶液中c（PO43-）的范围为：1.0×l0-14～2.0×10-14；
故答案为：1.0×l0-14～2.0×10-14；
（4）已知存在平衡：NiSO4（水层）+2（HA）2（有机层）?Ni（HA2）2（有机层）+H2SO4（水层），增大反应物的浓度，平衡正向移动，所以为促使上述平衡向正反应方向移动应该加入有机萃取剂；
故答案为：加入有机萃取剂；
（5）步骤⑤中作为反萃取剂，即平衡：NiSO4（水层）+2（HA）2（有机层）?Ni（HA2）2（有机层）+H2SO4（水层）逆向移动，则增大生成物的浓度，所以加入硫酸反萃取剂；
故答案为：硫酸；
（6）步骤④中加有机萃取剂，分液，水层中含有硫酸，步骤⑤中加硫酸作为反萃取剂，分液有机层为有机萃取剂，则硫酸和有机萃取剂可以循环使用；
故答案为：硫酸和有机萃取剂．
点评 本题考查了物质的分离、提纯的方法选择及应用，难度中等，明确各物质的性质是解本题的关键，注意分析分离提纯的流程以及平衡移动原理的应用，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力．
（1）Zn极为原电池的负（填“正”或“负”）极，该极的电极反应式是Zn-2e-=Zn2+，属于氧化反应（填“氧化反应”或“还原反应”）．Cu极的电极反应式是2H++2e-=H2↑，
（1）NF3分子中N原子的杂化轨道类型为sp3，该分子的空间构型为三角锥形已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
| 沉淀物 | Fe（OH）3 | Fe（OH）2 | Co（OH）2 | Al（OH）3 | Mn（OH）2 |
| 完全沉淀的pH | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
（2）NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+，产物中氯元素处于最低化合价．该反应的离子方程式为ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O．
（3）请用平衡移动原理分析加Na2CO3能使浸出液中Fe3+、Al3+转化成氢氧化物沉淀的原因：R3++3H2O?R（OH）3+3H+，加入碳酸钠后，H+与CO32-反应，使水解平衡右移，从而产生沉淀．
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图2所示．
滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是除去Mn2+；使用萃取剂适宜的pH是B．
A．2.0～2.5 B．3.0～3.5 C．4.0～4.5 D．5.0～5.5
（5）“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀．已知Ksp（MgF2）=7.35×10-11、Ksp（CaF2）=1.05×10-10．当加入过量NaF后，所得滤液$\frac{c（M{g}^{2+}）}{c（C{a}^{2+}）}$=0.7．
已知：“锰粉”的主要成分有MnO2、Zn（OH）2、MnOOH、碳粉，还含有少量铁盐和亚铁盐．常温下，生成氢氧化物沉淀的pH如下表：
| 物质 | Fe（OH）3 | Fe（OH）2 | Zn（OH）2 | Mn（OH）2/Mn（OH）3 |
| 开始沉淀pH | 2.7 | 7.6 | 5.7 | 8.3 |
| 完全沉淀pH （c≤1.0×10-5mol/L） | 3.7 | 9.6 | 8.0 | 8.8 |
（2）写出滤液2中的Mn2+变成MnO2的离子方程式Mn2++H2O2+2OH-=MnO2↓+2H2O．
（3）写出滤渣B与稀硫酸在pH=5时反应的化学方程式Zn（OH）2+H2SO4=ZnSO4+2H2O．
（4）工艺中还可以将滤液4进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到含结晶水的硫酸盐晶体．
（5）MnO2常用来制取KMnO4．在一定条件下将MnO2氧化为K2MnO4，然后用铁作阴极、铂作阳极电解K2MnO4溶液得到KMnO4．电解K2MnO4溶液的总反应方程式为2K2MnO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2KMnO4+2KOH+H2↑．
，这种醇的结构简式为（ ）| A． | CH2═CHCH2OH | B． | CH3CH2OH | C． | CH3CH（OH）CH2OH | D． | CH2ClCHClCH2OH |
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