题目内容

11．镍是有机合成的重要催化剂．某化工厂有含镍催化剂废品（主要成分是镍，杂质是铁、铝单质及其化合物，少量难溶性杂质）．某学习小组设计如图流程利用含镍催化剂废品制备硫酸镍晶体：
几种难溶碱开始沉淀和完全沉淀的pH：
沉淀物Al（OH）3Fe（OH）3Fe（OH）2Ni（OH）2
开始沉淀3.82.77.67.1
完全沉淀5.23.29.79.2
回答下列问题：
（1）溶液①中含有金属的离子是AlO2-．
（2）用离子方程式表示加入双氧水的目的2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（3）操作b调节溶液范围为3.2～7.1，其目的是除去Fe3+，固体②的化学式为Fe（OH）3．
（4）操作a和c需要共同的玻璃仪器是玻璃棒．上述流程中，防止浓缩结晶过程中Ni2+水解的措施是硫酸过量．
（5）如果加入双氧水量不足或“保温时间较短”，对实验结果的影响是产品中混有绿矾．设计实验证明产品中是否含“杂质”：取少量样品溶于蒸馏水，滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则产品中含有亚铁离子．（不考虑硫酸镍影响）
（6）取2.000g硫酸镍晶体样品溶于蒸馏水，用0.2000mol•L-1的EDTA（Na2H2Y）标准溶液滴定至终点，消耗EDTA标准溶液为34.50mL．反应为Ni2++H2Y2?=NiY2?+2H．计算样品纯度为97.0%．（已知，NiSO4•7H2O相对分子质量为281，不考虑杂质反应）．

分析 流程分析，某化工厂有含镍催化剂废品（主要成分是镍，杂质是铁、铝单质及其化合物，少量难溶性杂质），碱浸过滤得到固体加入酸浸过滤加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子和铝离子全部沉淀，镍离子不沉淀，过滤后调节溶液PH2-3防止镍离子水解，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到NiSO4•7H2O晶体，
（1）根据废料成分知，碱和铝、氧化铝反应，溶液中含有偏铝酸根离子；
（2）根据数据表知，应将亚铁离子转化成铁离子除去，加入双氧水氧化亚铁离子生成铁离子，不引入新杂质；
（3）调节溶液pH使Fe3+完全沉淀，使Ni2+不沉淀，分离出固体是氢氧化铁；
（4）过滤、蒸发都需要用玻璃仪器：玻璃棒，氢氧化镍难溶于水，在结晶过程中，硫酸镍可能水解，保持溶液较强酸性，抑制镍离子水解；
（5）如果加入双氧水不足，或反应时间较短，亚铁离子不能完全转化成铁离子，产品中会混有硫酸亚铁晶体，检验Fe2+试剂可以是氯水，KSCN溶液、酸性高锰酸钾溶液等；
（6）依据离子反应方程式：Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+．列出关系式计算即可．

解答 解：流程分析，某化工厂有含镍催化剂废品（主要成分是镍，杂质是铁、铝单质及其化合物，少量难溶性杂质），碱浸过滤得到固体加入酸浸过滤加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子和铝离子全部沉淀，镍离子不沉淀，过滤后调节溶液PH2-3防止镍离子水解，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到NiSO4•7H2O晶体，
（1）碱和铝、氧化铝均能反应，溶液中含有的含有金属的离子是偏铝酸根离子，
故答案为：AlO2-；
（2）亚铁离子具有还原性，双氧水具有氧化性，加入双氧水是为了氧化亚铁离子成为铁离子，离子反应方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）由表格可知，氢氧化铁的沉淀范围为，2.7-3.2，镍离子的沉淀范围是7.1-9.2，调节pH在3.2-7.1的目的是除去铁离子，但是不沉淀镍离子，由（2）可知：操作b调节溶液范围为3.2-7.1，那么此时得到的沉淀是氢氧化铁，
故答案为：除去Fe3+； Fe（OH）3；
（4）操作a是过滤得到固体和滤液，c是蒸发浓缩得到晶体过滤得到NiSO4•7H2O，操作a、c中均需使用的仪器为玻璃棒，镍离子水解呈酸性，溶液始终保持酸性可以抑制其水解，所以要硫酸过量，
故答案为：玻璃棒；硫酸过量；
（5）如果加入双氧水不足，或反应时间较短，亚铁离子不能完全被氧化成铁离子，产品中混有绿矾；亚铁离子可以被氧化为铁离子，加入氧化剂即可验证，正确的方法是：取少量样品溶于蒸馏水，滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则产品中含有亚铁离子，
故答案为：产品中混有绿矾；取少量样品溶于蒸馏水，滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则产品中含有亚铁离子；
（6）n（Na2H2Y）=0.2mol/L×34.5×10-3L=6.9×10-3mol，根据滴定反应式知，m（NiSO4•7H2O）=6.9×10-3mol×281g/L=1.94g，ω（NiSO4•7H2O）=$\frac{1.9400g}{2.0000g}$×100%=97.0%，
故答案为：97.0%．

点评 本题考查的是无机物制备流程，涉及离子反应方程式书写，氧化还原反应，离子的验证等，本题综合性较强，难度较大．

练习册系列答案
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1．下列有关说法不正确的是（　　）
A．纤维素、油脂、蛋白质均为高分子化合物
B．35%～40%的甲醛水溶液称为福尔马林，具有杀菌、防腐性能
C．淀粉、溴乙烷、脂肪在一定条件下都可以发生水解反应
D．脂肪烃的来源有石油、天然气和煤等，通过石油的裂化及裂解可得到气态烯烃
2．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl．下列说法不正确的是（　　）
A．充分放电后左侧溶液中的盐酸浓度基本不变
B．放电时，交换膜右侧溶液不会有大量白色沉淀生成
C．正极反应为Cl2+2e-+2Ag+═2AgCl
D．当电路中转移0.01 mol e-时，经过交换膜的离子是0.01 mol
19．已知反应：A（s）+3B（g）?2C（g）△H＜0，在体积为10L的密闭容器中发生反应的过程如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．前4 min，用A表示反应速率为v（A）=0.005mol/（L•min）
B．X曲线表示B的物质的量随时间变化的关系
C．第t1min时说明反应达到了平衡
D．第10 min时，可能采取了降温
6．氮、碳都是重要的非金属元素，含氮、碳元素的物质在工业生产中有重要的应用．
（1）一定条件下，铁可以和CO2发生反应：Fe（s）+CO2（g）?FeO（s）+CO（g），已知该反应的平衡常数K与温度T的关系如图所示．
①该反应的逆反应是放热（填“吸热”或“放热”）反应．
②T℃、p pa压强下，在体积为VL的容器中进行反应，下列能说明反应达到平衡状态的是A．
A、混合气体的平均相对分子质量不再变化；
B、容器内压强不再变化；
C、v正（CO2）=v逆（FeO）
③T1温度下，向体积为V L的密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2，反应过程中CO和CO2物质的量与时间的关系如图乙所示．则CO2的平衡转化率为$\frac{2}{3}$（用分数表示），平衡时混合气体的密度与起始时气体的密度之比为$\frac{25}{33}$（分数表示）．
（2）在恒温条件下，起始时容积均为5L的甲、乙两密闭容器中（甲为恒容容器、乙为恒压容器），均进行反应：N2+3H2?2NH3，有关数据及平衡状态特定如表．
容器起始投入达平衡时
甲2mol N23mol H20mol NH31.5mol NH3同种物质的体积分数相同
乙a mol N2b mol H20mol NH31.2mol NH3
起始时乙容器中的压强是甲容器的0.8倍．
（3）一定条件下，2.24L（折算为标准状况）N2O和CO的混合气体在点燃条件恰好完全反应，放出b kJ热量．生成的3种产物均为大气组成气体，并测得反应后气体的密度是反应前气体密度的 $\frac{6}{7}$倍．请写出该反应的热化学方程式4N2O（g）+2CO（g）═4N2（g）+2CO2（g）+O2（g）△H=-60bkJ•mol-1．
16．指出反应的氧化剂和还原产物：
2F2+2H2O=4HF+O2．
3．水是人类赖以生存的物质，H2O的摩尔质量为（　　）
A．16g/molB．18gC．20g/molD．18g/mol
20．根据表中信息判断，下列叙述正确的是（　　）
序号反应物 产物 
 ① KMnO4、H2O2、H2SO4 K2SO4、MnSO4、O2
 ② Cl2、FeCl2 FeCl3
 ③ MnO4-、Cl-、H+Cl2、Mn2+
A．可以推测MnO4-、Fe2+、Na+、H+在溶液中能大量共存
B．第②组反应中Cl2与FeCl2的物质的量之比为2：1
C．第①组反应的化学方程式中KMnO4、H2O2的化学计量数之比为2：5
D．氧化性由强到弱的顺序为：MnO4-＞Fe3+＞Cl-
1．写出下列热化学方程式：
（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2（s）和H2O（l）；已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ，其热化学方程式为SiH4（g）+2O2（g）=SiO2（g）+2H2O（l）；△H=-1427.2kJ/mol
（2）0.3 mol气态高能燃料乙硼烷（B2H6），在氧气中燃烧生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：
（3）在101 kPa时，1.00 g C6H6（l）燃烧生成CO2和H2O（l）时，放出41.8 kJ的热量，C6H6的燃烧热为3260.4kJ/mol，该反应的热化学方程式为C6H6（l）+$\frac{15}{2}$O2（g）═6CO2（g）+3H2O（l）△H=-3260.4 kJ/mol
（4）写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中和热的热化学方程式（中和热数值57.3 kJ/mol）：$\frac{1}{2}$H2SO4（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na2SO4（aq）+H2O（l）△H=-57.3kJ/mol．

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