Question

【題目】NiSO4·6H2O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學鍍鎳、生產電池等。可由電鍍廢渣(除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質)為原料獲得。工藝流程如下圖：

請回答下列問題：

（1）用稀硫酸溶解廢渣時，為了提高浸取率可采取的措施有_______(任寫一點)。

（2）向濾液中滴入適量的Na2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，寫出除去Cu2+的離子方程式________。

（3）在40 ℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95 ℃時加入NaOH調節pH，除去鐵和鉻。此外，還常用NaClO3作氧化劑，在較小的pH條件下水解，最終生成一種淺黃色的黃鐵礬鈉(OH)12]沉淀除去。如圖是溫度—pH與生成的沉淀關系圖，圖中陰影部分是黃鐵礬穩定存在的區域[已知25 ℃時，Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39]。下列說法正確的是_______(選填序號)。

a．FeOOH中鐵為+2價

b．若在25 ℃時，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4時除去鐵，此時溶液中c(Fe3+)=2．64×10-29

c．用氯酸鈉在酸性條件下氧化Fe2+的離子方程式為：6Fe2++Cl+6H+6Fe3++Cl-+3H2O

d．工業生產中常保持在85~95 ℃生成黃鐵礬鈉，此時水體的pH為1.2~1.8

（4）上述流程中濾液Ⅲ的主要成分是_______。

（5）確定步驟四中Na2CO3溶液足量，碳酸鎳已完全沉淀的簡單實驗方法是_______。

（6）操作Ⅰ的實驗步驟依次為(實驗中可選用的試劑：6 mol·L-1的H2SO4溶液、蒸餾水、pH試紙)：

①___________；

②___________；

③蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾得NiSO4·6H2O晶體；

④用少量乙醇洗滌NiSO4·6H2O晶體并晾干。

Answer 1

【答案】加熱或攪拌或增大硫酸濃度等 Cu2++S2-CuS↓ cd NiSO4 上層清液呈無色 過濾，并用蒸餾水洗凈沉淀 向沉淀中加6 mol·L-1的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解

【解析】

廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物雜質），在硫酸溶解調節pH后過濾后除去不溶于鐵離子，濾液含有二價鐵離子、三價鉻離子、銅離子、鋅離子等雜質，加入硫化鈉可除去銅離子、鋅離子，然后加H2O2是將二價鐵氧化成三價鐵，再通過調節pH值2～4使三價鐵和三價鉻都以氫氧化物的沉淀而除去，濾液Ⅲ含有可溶性硫酸鹽，為Na2SO4、NiSO4，再加碳酸鈉沉淀二價鎳，過濾、洗滌，然后與硫酸反應生成NiSO4晶體；

（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應速率；

（2）加Na2S，易生成CuS沉淀；

（3）a．根據化合價的代數和為零分析；

b．pH=4，c（OH-）=1×10-10 molL-1，根據Ksp計算鐵離子的濃度；

c．用氯酸鈉在酸性條件下氧化Fe2+生成鐵離子和氯離子；

d．根據圖象判斷生成黃鐵礬鈉的條件；

（4）經過加入Na2S、H2O2、NaOH后可除去Cu、Zn、Fe、Cr等化合物的雜質，濾液中含有可溶性硫酸鹽；

（5）含有Ni2+的溶液顯綠色；

（6）向含有NiSO4溶液中加碳酸鈉，得到NiCO3沉淀，過濾、洗滌，向沉淀中加硫酸溶解，得到NiSO4溶液，再經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌等操作得NiSO46H2O晶體。

（1）提高浸取率可采取將廢渣粉碎、加熱、攪拌以及增大硫酸濃度等措施；

（2）滴加Na2S溶液會生成CuS沉淀，離子反應式為：Cu2++S2-CuS↓；

（3）a．FeOOH中鐵是+3價，a錯誤；

b.pH=4，c(OH-)=1×10-10mol·L-1，c(Fe3+)==2.64×10-9mol·L-1，b錯誤。

c項符合電荷守恒、得失電子守恒等守恒關系，也符合反應的酸堿性，c正確；

d．觀察圖象可知d正確；

故答案選cd；

（4）濾液Ⅲ之前已將Cu、Zn、Fe除去，所以濾液中主要含有NiSO4；

（5）由于Ni2+的水溶液為綠色，所以可通過觀察濾液的顏色來判斷碳酸鎳是否完全沉淀；若沉淀完全，上層清液為無色；

（6）將NiCO3沉淀轉化為NiSO4，要先通過過濾，并用蒸餾水洗凈沉淀，再向沉淀中加6 mol/L的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解，之后蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。