题目内容

15．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+，写出该反应的离子方程式2CeO2+H2O2+6H+=2Cr3++O2↑+4H2O，CeO2在该反应中作氧化剂．
（2）自然界中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．写出过程中的离子方程式：Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+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═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，加H2O2的目的是氧化Fe2+，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）．

分析 （1）CeO2在稀硫酸和H2O2的作用下可生成Ce3+，CeO2中的Ce是+4价，在H2O2的作用下可生成Ce3+，因此发生还原反应，CeO2在该反应中作氧化剂；
（2）自然界中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，根据得失电子相等，Cr2O72-与SO32-的物质的量之比是1：3；结合原子守恒和电荷守恒配平书写离子方程式；
（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）电镀废渣（除镍外，还含有铜、锌、铁等元素），过滤后在滤液中加入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，以此解答．

解答 解：（1）CeO2在稀硫酸和H2O2的作用下可生成Ce3+，CeO2中的Ce是+4价，在H2O2的作用下可生成Ce3+，因此发生还原反应，CeO2在该反应中作氧化剂，反应的离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+=2Cr3++O2↑+4H2O，
故答案为：2CeO2+H2O2+6H+=2Cr3++O2↑+4H2O；氧化；
（2）自然界中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，根据得失电子相等，Cr2O72-与SO32-的物质的量之比是1：3；反应的离子方程式：Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O，
故答案为：Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O；
（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═Ti+4NaCl，
故答案为：4Na+TiCl4═Ti+4NaCl；
（4）电镀废渣（除镍外，还含有铜、锌、铁等元素），过滤后在滤液中加入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，
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沉淀Fe3+，
故答案为：氧化Fe2+；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、盐类的水解、物质的分离提纯以及原电池知识，为高频考点，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．

练习册系列答案
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