题目内容

6．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1：

请回答下列问题：
（1）用稀硫酸溶解废渣时，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（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：Cu2++S2-═CuS↓．
（3）在40℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95℃时加入NaOH调节pH，除去铁和铬．此外，还常用NaClO3作氧化剂，在较小的pH条件下水解，最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀除去．如图2是温度pH与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域[已知25℃时，Fe（OH）3的Ksp=2.64×10-39]．下列说法正确的是cd（选填序号）．
a．FeOOH中铁为+2价
b．若在25℃时，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4时除去铁，此时溶液中c（Fe3+）=2.64×10-29 mol/L
c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+的离子方程式为6Fe2++ClO3-+6H+═6Fe3++Cl-+3H2O
d．工业生产中常保持在85～95℃生成黄铁矾钠，此时水体的pH为1.2～1.8
（4）上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是NiSO4．
（5）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．
（6）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，滤液I中加入硫化钠形成CuS、ZnS沉淀，可除去铜离子、锌离子，过滤，滤液II中加H2O2是将二价铁氧化成三价铁，再通过调节pH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，主要是NiSO4，还有Na2SO4，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）a．根据化合价的代数和为零分析；
b．pH=4，c（OH-）=1×10-10 mol•L-1，根据Ksp计算铁离子的浓度；
c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+生成铁离子和氯离子；
d．根据图象判断生成黄铁矾钠的条件；
（4）根据流程分析判断；
（5）含有Ni2+的溶液显绿色；
（6）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，滤液I中加入硫化钠形成CuS、ZnS沉淀，可除去铜离子、锌离子，过滤，滤液II中加H2O2是将二价铁氧化成三价铁，再通过调节pH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，主要是NiSO4，还有Na2SO4，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，其反应的离子方程式为：Cu2++S2-═CuS↓；
故答案为：Cu2++S2-═CuS↓；
（3）a．FeOOH中O为-2价，H为+1价，则铁为+3价，故a错误；
b．pH=4，c（OH-）=1×10-10 mol•L-1，Ksp=c（Fe3+）×c3（OH-），则c（Fe3+）=$\frac{Ksp}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{2.64×1{0}^{-39}}{（1{0}^{-10}）^{3}}$=2.64×10-9 mol/L，故b错误；
c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+生成铁离子和氯离子，其反应的离子方程式为：6Fe2++ClO3-+6H+═6Fe3++Cl-+3H2O，故c正确；
d．由图象判断可知生成黄铁矾钠的条件为：温度为85～95℃，水体的pH为1.2～1.8，故d正确；
故答案为：cd；
（4）由流程分析可知滤液Ⅲ的主要成分是NiSO4；
故答案为：NiSO4；
（5）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；
（6）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．

练习册系列答案
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19．用图所示装置进行下列实验：将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际相符的是（　　）
选项①中物质②中物质预测②中的现象
A稀盐酸碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液立即产生气泡
B浓硝酸用砂纸打磨过的铝条产生红棕色气体
C氯化铝溶液浓氢氧化钠溶液产生大量白色沉淀
D草酸溶液高锰酸钾酸性溶液溶液逐渐褪色
A．AB．BC．CD．D
20．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料（C3H8O）．下列说法正确的是（　　）
A．该装置将化学能转化为光能和电能
B．该装置工作时，H+从b极区向a极区迁移
C．每生成1mol O2，有44g CO2被还原
D．a电极的反应为：3CO2+18H+-18e-=C3H8O+5H2O
17．下列由实验现象得出的结论正确的是（　　）
操作及现象结论
A向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀Ksp（AgCl）＜Ksp（AgI）
B向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液，溶液呈红色溶液中一定含有Fe2+
C向NaBr溶液中滴入少量氯水和苯，振荡、静置，溶液上层呈橙红色Br-还原性强于Cl-
D加热盛有NH4Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结NH4Cl固体可以升华
A．AB．BC．CD．D
1．下列各组指定的元素，不能形成AB2型化合物的是（　　）
A．2s22p3和2s22p4B．3s23p4和2s22p4C．3s2和2s22p3D．3s23p1和3s23p4
11．有A、B、C、D、E、F等6种短周期元素，其中A 的一种原子不含中子；B 的单质能与冷水剧烈反应，所得强碱性溶液中含有两种电子数相同的阴、阳离子；C 原于最外层的电子排布式为时nsnnp2n，D与B同周期，该周期中D的简单离子半径最小；E的单质是一种本身有毒可以用来消毒的气体；F 元素最高正价与最低负价的代数和为4． 
（1）B、C、E 三元素组成的化合物之一，是家用消毒剂的主要成分，所含的化学键有离子键、共价键，其电子式为．
（2）D、E、F 的简单离子半径由大到小的顺序是S2-＞Cl-＞Al3+（用离子符号表示）． 
（3）两种均含A、B、C、F 四种元素的化合物在溶液中相互反应的离子方程式H++HSO3-=SO2↑+H2O．
（4）一定量的石灰乳中通入一定量的E 单质，两者恰好完全反应，生成物中有三种含E元素的离子．其中两种离子的物质的量（n） 与反应时间（t）的曲线如图所示．

则t2时刻消耗氢氧化钙质量为37g，此时反应的化学方程式为10Cl2+10Ca（OH）2=7CaCl2+2Ca（ClO）2+Ca（ClO3）2+10H2O． 
（5）A、B 形成的化合物BA 在有机合成中用途很广泛．它可以夺取很多化合物中的质子而生成相应的钠的化合物．写出它与乙醇反应的化学方程式NaH+CH3CH2OH→CH3CH2ONa+H2↑．
18．微粒有多种表示方式，下列各组不同表示方式一定代表同种微粒的是（　　）
A．C3H6、CH2═CHCH3B．H2O2、C．D．    1S22S22p63S23p6
15．如表中的陈述均正确并且前后存在因果关系的是（　　）
选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ
ASO2有漂白性SO2可使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色
BFe3+有强氧化性FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜
C浓硫酸有吸水性浓硫酸可使蔗糖和纸张碳化变黑
DSiO2有导电性SiO2可用于制备光导纤维
A．AB．BC．CD．D
16．下列说法中，错误的是（　　）
A．乙酸乙酯、油脂都属于酯类，但不是同系物
B．误服重金属盐，立即服用豆浆或牛奶可解毒
C．蔗糖、纤维素、淀粉水解的最终产物都是葡萄糖
D．煤的干馏可以得到苯等芳香烃

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