Question

11．铈、铬、钛、镍虽不是中学阶段常见的金属元素，但在工业生产中有着重要作用．
（1）二氧化铈 （CeO₂）在平板电视显示屏中有着重要应用．CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，CeO₂在该反应中作氧化剂剂．
（2）自然界Cr主要以+3价和+6价存在．+6价的Cr能引起细胞的突变，可以用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬．完成并配平下列离子方程式：
1Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺□=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O
（3）钛（Ti）被誉为“二十一世纪的金属”，工业上在550℃时用钠与四氯化钛反应可制得钛，该反应的化学方程式是4Na+TiCl₄$\frac{\underline{\;550℃\;}}{\;}$Ti+4NaCl．
（4）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．操作步骤如下：

①向滤液Ⅰ中加入FeS是为了除去Cu²⁺、Zn²⁺等杂质，除去Cu²⁺的离子方程式为FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺．
②对滤液Ⅱ先加H₂O₂再调pH，调pH的目的是除去Fe³⁺．
③滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，加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）．

Answer 1

分析 （1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，Ce元素的化合价由+4价降低为+3价；
（2）从质量守恒、电荷守恒和电子守恒的角度配平方程式；
（3）工业上在550℃时用钠与四氯化钛反应可制得钛，四氯化钛被钠还原为钛，依据原子守恒书写；
（4）①FeS除去Cu²⁺的反应是沉淀的转化；
②对滤液Ⅱ加H₂O₂的目的是将Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后调pH沉淀Fe³⁺；
③NiSO₄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．

解答 解：I、（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，Ce元素的化合价由+4价降低为+3价，则CeO₂在反应中作氧化剂，
故答案为：氧化剂；
（2）反应中Cr元素化合价由+6价降低到+3价，S元素化合价由+4价升高到+6价，则最小公倍数为12，由电子守恒和原子守恒、电荷守恒可知配平后的离子方程式为：
Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂0，
故答案为：1；3；8H⁺；2；3；4；
（3）工业上在550℃时用钠与四氯化钛反应可制得钛，四氯化钛被钠还原为钛，反应的化学方程式为：4Na+TiCl₄$\frac{\underline{\;550℃\;}}{\;}$Ti+4NaCl；
故答案为：4Na+TiCl₄$\frac{\underline{\;550℃\;}}{\;}$Ti+4NaCl；
（4）①FeS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对滤液Ⅱ加H₂O₂的目的是将Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后调pH使Fe³⁺转化为氢氧化铁沉淀，从而除去Fe³⁺；
故答案为：除去Fe³⁺；
③NiSO₄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）．

点评 本题考查较为综合，涉及氧化还原反应、方程式的配平、物质的分离提纯等知识，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高频考点和常见题型，题目难度中等，注意把握基础知识的积累．