题目内容

19．某含镍（Ni）废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al2O3、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质．部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：
 沉淀物 Al（OH）2 Fe（OH）3Fe（OH））2 Ni （OH）2
 pH 5.2 3.2 9.7 9.2
欲从含镍废催化剂中制得NiSO4•7H2O晶体，其流程如图：

请根据以上信息和流程图，回答下列问题：
（1）“碱浸”的目的是除去含镍废催化剂中的Al、Al2O3．
（2）“酸浸”时所加入的酸是H2SO4_．酸浸后，滤液②中可能含有的金属离子是Ni2+、Fe2+．（用离子符号表示）．
（3）“调pH为2-3的目的是防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解．
（4）步骤A的操作顺序是加热浓缩、冷却、结晶、过滤．
（5）NiSO4在强碱溶液中用NaC1O氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH．该反应的离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O．

分析 从含镍废催化剂回收镍的流程为：废镍催化剂先用碱液洗涤，铝是两性元素和强碱反应，氧化铝是两性氧化物和强碱反应，镍单质和铁及其氧化物不和碱反应，可以达到除去铝元素的目的，同时除去表面的油污，过滤，滤液为AlO2-，滤渣为镍金属和铁单质及其氧化物，“酸浸”将滤渣溶解，制备目的是得到NiSO4•7H2O，加入的酸不能引入新的杂质，所以需要加入硫酸进行酸浸，过滤滤渣为其他不溶性杂质，滤液为Ni2+、SO42-、Fe2+，亚铁离子和双氧水反应生成铁离子，所以加入H2O2，硫酸亚铁被双氧水氧化生成Fe2（SO4）3，2Fe 2++H2O2+2H+=2Fe 3++2H2O，保温氧化0.5h，使其充分氧化，调节PH=5.5，形成氢氧化铁沉淀，过滤，调节PH=2～3，防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解，浓缩得到NiSO4•7H2O，
（1）含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）的单质及氧化物，铝和氧化铝都可以和强碱反应溶解得到偏铝酸盐；
（2）依据最后制备NiSO4•7H2O，防止引入其它杂质离子需要加入硫酸进行溶解；铁及其化合物、镍和硫酸反应生成亚铁离子和镍离子，过滤后得到溶液为硫酸亚铁和硫酸镍溶液；
（3）调节溶液PH为酸性防止镍离子水解，减少镍离子的损失；
（4）从溶液中得到易溶于水的晶体操作顺序是加热浓缩、冷却、结晶、过滤；
（5）依据NiSO4在强碱溶溶中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料--NiOOH，次氯酸钠被还原为氯离子，结合电荷守恒、原子守恒书写离子方程式．

解答 解：从含镍废催化剂回收镍的流程为：废镍催化剂先用碱液洗涤，铝是两性元素和强碱反应，氧化铝是两性氧化物和强碱反应，镍单质和铁及其氧化物不和碱反应，可以达到除去铝元素的目的，同时除去表面的油污，过滤，滤液为AlO2-，滤渣为镍金属和铁单质及其氧化物，“酸浸”将滤渣溶解，制备目的是得到NiSO4•7H2O，加入的酸不能引入新的杂质，所以需要加入硫酸进行酸浸，过滤滤渣为其他不溶性杂质，滤液为Ni2+、SO42-、Fe2+，亚铁离子和双氧水反应生成铁离子，所以加入H2O2，硫酸亚铁被双氧水氧化生成Fe2（SO4）3，2Fe 2++H2O2+2H+=2Fe 3++2H2O，保温氧化0.5h，使其充分氧化，调节PH=5.5，形成氢氧化铁沉淀，过滤，调节PH=2～3，防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解，浓缩得到NiSO4•7H2O，
（1）“碱浸”过程中是为了除去铝及其氧化物，铝和氧化铝都可以和强碱反应溶解得到偏铝酸盐，反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O，
故答案为：Al、Al2O3；
（2）“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁单质及其氧化物，依据制备目的是得到NiSO4•7H2O，加入的酸不能引入新的杂质，所以需要加入硫酸进行酸浸；镍、铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸镍溶液，
故答案为：H2SO4；Ni2+、Fe2+；
（3）硫酸镍溶液需要蒸发浓缩结晶析出，为防止镍离子水解生成氢氧化镍沉淀，需要控制溶液pH，
故答案为：防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解；
（4）步骤A的操作顺序是加热浓缩、冷却、结晶、过滤，
故答案为：结晶、过滤；
（5）NiSO4在强碱溶溶中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料--NiOOH．该反应的离子方程式是：2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH+Cl-+H2O，
故答案为：2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O．

点评 本题考查是一道综合题目，涉及到铝、铁、镍元素化合物的化学性质、控制溶液pH的方法除去杂质离子等，题目难度中等．

练习册系列答案
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6．写出下列离子反应方程式：
（1）碳酸钠溶液和盐酸反应CO32-+2H+=H2O+CO2↑．
（2）氧化铜和硝酸反应CuO+2H+=Cu2++H2O．
（3）氢氧化钠溶液和稀硫酸反应OH-+H+=H2O．
（4）铁和硫酸铜溶液的反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu．
7．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（　　）
A．1mol由Na2O2和Na2O组成的混合物，其中的钠离子数为4NA
B．25℃，1.01×105Pa，64gSO2中含有的原子数为3NA
C．在常温常压下，11.2LCl2含有的分子数为0.5NA
D．标准状况下，11.2LH2O中含有的分子数目为0.5NA
7．某大型化工厂产生的酸性废液中含有两种金属离子：Fe3+、Cu2+，化学小组设计了如下图所示的方案对废液进行处理，以回收金属，保护环境．

（1）操作①的名称是过滤；沉淀A中含有的金属单质有铁和铜．
（2）溶液A中加入H2O2溶液过程中发生反应的离子反应式2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
操作②为持续加热保温，在此过程中温度不宜过高的原因是H2O2高温易分解．
（3）检验溶液B中含有的金属阳离子的实验方法为：取少量溶液B于洁净的小试管中，加入硫氰化钾溶液试剂，溶液迅速转变为红色，即可检验．
（4）操作③中发生反应的离子方程式为Fe3++3NH3•H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+．
（5）若溶液D被直接排放到附近的河流中，最有可能引起的环境问题是水体富营养化．
14．氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途．如图是模拟工业制备氢溴酸粗品及精制的流程：

已知：Br2是易挥发、深红棕色的液体；氢溴酸是易挥发、无色液体．
根据上述流程回答下列问题：
（1）反应室①使用冰水的目的防止Br2和HBr挥发．
（2）反应室②中加入Na2SO3的目的是除去粗品中未反应完的溴．
（3）操作Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒．
（4）工业生产中制得的氢溴酸带有淡淡的黄色．于是甲乙两同学设计了实验加以探究：
①甲同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe3+，则用于证明该假设所用的试剂为KSCN溶液，若假设成立可观察到的现象为溶液变成血红色．
②乙同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含有Br2，证明该假设成立的方法为用玻璃棒蘸取制得的氢溴酸，点在湿润淀粉KI试纸上变蓝（或用胶头滴管取制得的氢溴酸于试管中，滴加CCl4、振荡、静止，下层呈橙红色），证明因含Br2而显黄色．
4．铁是人类较早使用的金属之一．运用所学知识，回答下列问题．
（1）鉴别Fe（OH）3胶体和FeCl3溶液的方法是用平行光照射两种分散系（或丁达尔现象）．
（2）电子工业用FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+．
（3）某研究性学习小组为测定FeCl3腐蚀铜后所得溶液的组成，进行了如下实验：
①取少量待测溶液，滴入KSCN溶液呈血红色，可知待测液中一定含有的金属阳离子是Fe3+；
②验证该溶液中同时含有Fe2+，正确的实验方法是B．
A．观察溶液是否呈浅绿色
B．取适量溶液，滴入酸性高锰酸钾溶液，若褪色，证明含有Fe2+
C．取适量溶液，滴入氯水，再滴入KSCN溶液，若显血红色，证明原溶液中含有Fe2+
（4）工程师欲从制造印刷电路板的废水中回收铜，并获得FeCl3溶液，设计如下方案：

①滤渣C的化学式为Fe、Cu．
②加过量D发生反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑．
③通入F发生反应的化学方程式为2FeCl2+Cl2=2FeCl3．
11．用含有A1203、SiO2和少量FeO•xFe2O3的铝灰制备A12（SO4）3•18H2O，工艺流程如下（部分操作和条件略）：
Ⅰ．向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤：
Ⅱ．向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；
Ⅲ．加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色：
Ⅳ．加入MnSO4至紫红色消失，过滤；
Ⅴ．浓缩、结晶、分离，得到产品．
（1）H2S04溶解A1203的离子方程式是Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
（2）MnO4- 氧化Fe2+的离子方程式补充完整：1MnO4-+5Fe2++8H+=1Mn2++5Fe3++4H2O
（3）已知：生成氢氧话务沉淀的pH
Al（OH）3Fe（OH）2Fe（OH）3
开始沉淀时3.46.31.5
完全沉淀时4.78.32.8
注：金属离子的起始浓度为0.1mol．L-1
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：pH约为3时，Fe2+和Al3+不能形成沉淀，将Fe2+氧化为Fe3+，可使铁完全沉淀
（4）己知：一定条件下，MnO4- 可与Mn2+反应生成MnO2，
①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCI并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是生成黄绿色气体．
②Ⅳ中加入MnS04的目的是除去过量的MnO4-．
8．垃圾是放错地方的资源，工业废料也可以再利用．某化学兴趣小组在实验室中用废弃的含铝、铁、铜的合金制取硫酸铝溶液、硝酸铜晶体和铁红（Fe2O3）．实验方案如图：

（1）写出滤液A中加入足量硫酸后所发生反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
（2）已知Fe（OH）3沉淀的pH是3～4，溶液C通过调节pH可以使Fe3+沉淀完全．下列物质中可用作调整溶液C的pH的试剂是CD（填序号）．
A．铜粉　　　　B．氨水         C．氢氧化铜  D．碳酸铜
（3）常温，若溶液C中金属离子均为1mol•L-1，Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20．控制pH=4，溶液中c（Fe3+）=4.0×10-8，此时无Cu（OH）2沉淀生成（填“有”或“无”）．
（4）将20mL Al2（SO4）3溶液与等物质的量浓度的Ba（OH）2溶液80mL混合，反应的离子方程式为2Al3++3SO42-+3Ba2++8OH-═3BaSO4↓+2AlO2-+4H2O．
9．下列各组物质中，不属于同分异构体关系的是（　　）
A．与B．与CH3-CH2-CH2-NO2
C．CH3COOCH2CH3与CH3CH2COOHD．C2H5-O-C2H5与

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