题目内容

8.NiSO4•6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等.可以电镀废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)为原料获得.工艺流程如图:

请回答下列问题:
(1)用稀硫酸溶解废渣时,为了提高浸取速率可采取的措施有加热或搅拌或增大硫酸浓度等(任写一点).
(2)向滤液中滴入适量的Na2S溶液,目的是除去Cu2+、Zn2+,写出除去Cu2+的离子方程式:S2-+Cu2+=CuS↓.
(3)上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是Na2SO4、NiSO4.
(4)确定步骤四中Na2CO3溶液足量,碳酸镍已完全沉淀的简单实验方法是上层清液呈无色.
(5)操作Ⅰ的实验步骤依次为(实验中可选用的试剂:6mol•L-1的H2SO4溶液、蒸馏水、pH试纸):
①过滤,并用蒸馏水洗净沉淀;
②向沉淀中加6 mol•L-1的H2SO4溶液,直至恰好完全溶解;
③蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得NiSO4•6H2O晶体;
④用少量乙醇洗涤NiSO4•6H2O晶体并晾干.

分析 废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物杂质),在硫酸溶解调节pH后过滤后除去不溶于铁离子,滤液含有二价铁离子、三价铬离子、铜离子、锌离子等杂质,加入硫化钠可除去铜离子、锌离子,然后加H2O2是将二价铁氧化成三价铁,再通过调节pH值2~4使三价铁和三价铬都以氢氧化物的沉淀而除去,滤液Ⅲ含有可溶性硫酸盐,为Na2SO4、NiSO4,再加碳酸钠沉淀二价镍,过滤、洗涤,然后与硫酸反应生成NiSO4晶体,
(1)搅拌固体和液体的混合物,升高温度、增大浓度等,可加快反应速率;
(2)加Na2S,易生成CuS沉淀;
(3)经过加入Na2S、H2O2、NaOH后可除去Cu、Zn、Fe、Cr等化合物的杂质,滤液中含有可溶性硫酸盐;
(4)含有Ni2+的溶液显绿色;
(5)向含有NiSO4溶液中加碳酸钠,得到NiCO3沉淀,过滤、洗涤,向沉淀中加硫酸溶解,得到NiSO4溶液,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作得NiSO4•6H2O晶体.

解答 解:废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物杂质),在硫酸溶解调节pH后过滤后除去不溶于铁离子,滤液含有二价铁离子、三价铬离子、铜离子、锌离子等杂质,加入硫化钠可除去铜离子、锌离子,然后加H2O2是将二价铁氧化成三价铁,再通过调节pH值2~4使三价铁和三价铬都以氢氧化物的沉淀而除去,滤液Ⅲ含有可溶性硫酸盐,为Na2SO4、NiSO4,再加碳酸钠沉淀二价镍,过滤、洗涤,然后与硫酸反应生成NiSO4晶体,
(1)搅拌固体和液体的混合物,升高温度、增大浓度等,可加快反应速率,所以为了提高浸取率可采取的措施有加热或搅拌或增大硫酸浓度等;
故答案为:加热或搅拌或增大硫酸浓度等;
(2)加Na2S,易生成CuS沉淀,反应的离子方程式为S2-+Cu2+=CuS↓,
故答案为:S2-+Cu2+=CuS↓;
(3)经过加入a2S、H2O2、NaOH后可除去Cu、Zn、Fe、Cr等杂质,滤液中含有可溶性硫酸盐,为Na2SO4、NiSO4,
故答案为:Na2SO4、NiSO4;
温度较高时,H2O2分解,加6%的H2O2时,温度不能过高,故答案为:减少过氧化氢的分解;
(4)含有Ni2+的溶液显绿色,当溶液由绿色变为无色,说明镍离子已经完全沉淀;
故答案为:上层清液呈无色;
(5)向含有NiSO4溶液中加碳酸钠,得到NiCO3沉淀,过滤、洗涤,向沉淀中加硫酸溶解,得到NiSO4溶液,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作得NiSO4•6H2O晶体,则从溶液中提取硫酸镍的步骤为:
①过滤,并用蒸馏水洗净沉淀;
②向沉淀中加6 mol•L-1的H2SO4溶液,直至恰好完全溶解;
③蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得NiSO4•6H2O晶体;
④用少量乙醇洗涤NiSO4•6H2O晶体并晾干.
故答案为:过滤,并用蒸馏水洗净沉淀;向沉淀中加6 mol•L-1的H2SO4溶液,直至恰好完全溶解.

点评 本题考查物质的分离提纯的实验方案的设计,为高考常见题型,侧重于学生的分析能力和实验能力的考查,题目难度较大,明确实验的目的和原理是解答该题的关键,注意把握基本实验操作.

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