Question

16．铈、铬、钛、镍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）自然界中Cr主要以+3价和+6价（Cr₂O₇^-）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：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．
（2）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．
（3）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．操作步骤如图：

①对滤液Ⅱ先加H₂O₂再调pH，调pH的目的是除去Fe³⁺．
②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浓度，有利于蒸发结晶．
③为测定NiSO₄•xH₂O晶体中x的值，称取26.3g晶体加热至完全失去结晶水，剩余固体15.5g，计算x的值等于6．

Answer 1

分析 （1）用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬，说明发生氧化还原反应，亚硫酸钠被氧化；
（2）工业上在550℃时用钠与四氯化钛反应可制得钛，同时生成氯化钠；
（3）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）用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬，说明发生氧化还原反应，亚硫酸钠被氧化，反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；
（2）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；
（3）①对滤液Ⅱ加H₂O₂的目的是将Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后调pH沉淀Fe³⁺以除去Fe³⁺，
故答案为：除去Fe³⁺；
②滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸钠过滤后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄，可增大成NiSO₄浓度，有利于蒸发结晶，
故答案为：增大NiSO₄浓度，有利于蒸发结晶；
 ③剩余固体15.5g，n（NiSO₄）=$\frac{15.5g}{115g/mol}$=0.1mol，n（H₂O）=$\frac{26.3g-15.5g}{18g/mol}$=0.6mol，则x=$\frac{0.6}{0.1}$=6，
故答案为：6．

点评 本题考查较为综合，涉及氧化还原反应、盐类的水解、物质的分离提纯等知识，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．