Question

铈、铬、钴、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重要应用．CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，该反应中的氧化产物是（填化学式）

 

．
（2）自然界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

 

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（3）钛（Ti）被誉为“二十一世纪的金属”，其化合物TiCl4在军事上可作烟幕弹，由金红石（TiO₂）与碳粉和氯气在1100K的高温下反应制得．同时还产生含有一个σ键和两个π键的分子，该反应的化学方程式是

 

（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

 

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②对滤液Ⅱ先加W，再测pH，W最适宜的试剂是

 

，调pH的目的是

 

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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

 

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Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，被还原，则H₂O₂被氧化生成氧气；
（2）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；
（3）金红石（TiO₂）与碳粉和氯气在1100K的高温下反应生成TiCl₄和CO；
（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⁺，被还原，则H₂O₂被氧化生成氧气，故答案为：O₂；
（2）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-+4H₂0，
故答案为：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂0；
（3）金红石（TiO₂）与碳粉和氯气在1100K的高温下反应生成TiCl₄和CO，反应的方程式为TiO₂+2C+2Cl₂

11OOK  .

TiCl₄+2CO，
故答案为：TiO₂+2C+2Cl₂

11OOK  .

TiCl₄+2CO；
（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，
①向滤液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等杂质，说明CuS的溶解度更小，反应的离子方程式为FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq），
故答案为：FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）；
②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，故答案为：H₂O₂；除去Fe²⁺；
③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．

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．