Question

14．NiSO₄.6H₂O是一種綠色易容于水的晶體，廣泛用于化學鍍鎳、生產(chǎn)電池等，可由電鍍廢渣（除含鎳外，還含有：Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì)）為原料獲得．操作步驟如圖1：
（1）溶解廢渣常用一定濃度的稀硫酸，用濃硫酸配制一定濃度的稀硫酸用到的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒外還有容量瓶、膠狀滴管．
（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：Cu²⁺+S^2-═CuS↓．
（3）在40℃左右，用6%的H₂O₂氧化Fe²⁺，再在95℃時加入NaOH調(diào)節(jié)pH，除去鐵和鉻．此外，除去鐵還常用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[Na₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂]沉淀除去．圖2是溫度-pH與生成的沉淀關(guān)系圖，圖中陰影部分是黃鐵礬穩(wěn)定存在的區(qū)域（已知25℃時，F(xiàn)e（OH）₃的Ksp=2.64×10^-39）．下列說法正確的是cd（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^-27
c．用氯酸鈉在酸性條件下氧化Fe²⁺離子方程式為：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O
d．工業(yè)生產(chǎn)中常保持在85～95℃生成黃鐵礬鈉，此時水體的pH約為1.2～1.8
（4）上述流程中濾液Ⅲ的主要成分是NiSO₄．
（5）確定步驟④中Na₂CO₃溶液足量，碳酸鎳已完全沉淀的簡單實驗方法是上層清液呈無色．
（6）操作Ⅰ的實驗步驟依次為：【實驗中可選用的試劑：6mol•L^-1的H₂SO₄溶液，蒸餾水、pH試紙】．
①過濾，并用蒸餾水洗滌沉淀2～3次，直至流出的溶液用pH試紙檢驗呈中性；
②向沉淀中加6 mol•L^-1的H₂SO₄溶液，直至恰好完全溶解；
③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)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

分析 廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物雜質(zhì)），在硫酸溶解調(diào)節(jié)pH后過濾后除去鐵離子，濾液含有二價鐵離子、三價鉻離子、銅離子、鋅離子等雜質(zhì)，濾液I中加入硫化鈉形成CuS、ZnS沉淀，可除去銅離子、鋅離子，過濾，濾液II中加H₂O₂是將二價鐵氧化成三價鐵，再通過調(diào)節(jié)pH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，主要是NiSO₄，還有Na₂SO₄，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）配制一定濃度的稀硫酸用到的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、容量瓶、膠狀滴管；
（2）加Na₂S，易生成CuS沉淀；
（3）a．根據(jù)化合價的代數(shù)和為零分析；
b．pH=4，c（OH^-）=1×10^-10 mol•L^-1，根據(jù)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(jù)圖象判斷生成黃鐵礬鈉的條件；
（4）根據(jù)流程分析判斷；
（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(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等操作得NiSO₄•6H₂O晶體；

解答 解：廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物雜質(zhì)），在硫酸溶解調(diào)節(jié)pH后過濾后除去鐵離子，濾液含有二價鐵離子、三價鉻離子、銅離子、鋅離子等雜質(zhì)，濾液I中加入硫化鈉形成CuS、ZnS沉淀，可除去銅離子、鋅離子，過濾，濾液II中加H₂O₂是將二價鐵氧化成三價鐵，再通過調(diào)節(jié)pH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，主要是NiSO₄，還有Na₂SO₄，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）配制一定濃度的稀硫酸用到的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、容量瓶、膠狀滴管；
故答案為：容量瓶、膠狀滴管；
（2）加Na₂S，易生成CuS沉淀，其反應的離子方程式為：Cu²⁺+S^2-═CuS↓；
故答案為：Cu²⁺+S^2-═CuS↓；
（3）a．FeOOH中O為-2價，H為+1價，則鐵為+3價，故a錯誤；
b．pH=4，c（OH^-）=1×10^-10 mol•L^-1，Ksp=c（Fe³⁺）×c³（OH^-），則c（Fe³⁺）=$\frac{Ksp}{c{\;}^{3}（OH{\;}^{-}）}$=$\frac{2.64×1{0}^{-39}}{（10{\;}^{-10}）{\;}^{3}}$=2.64×10^-9 mol/L，故b錯誤；
c．用氯酸鈉在酸性條件下氧化Fe²⁺生成鐵離子和氯離子，其反應的離子方程式為：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，故c正確；
d．由圖象判斷可知生成黃鐵礬鈉的條件為：溫度為85～95℃，水體的pH為1.2～1.8，故d正確；
故答案為：cd；
（4）由流程分析可知濾液Ⅲ的主要成分是NiSO₄；
故答案為：NiSO₄；
（5）含有Ni²⁺的溶液顯綠色，當溶液由綠色變?yōu)闊o色，說明鎳離子已經(jīng)完全沉淀；
故答案為：上層清液呈無色；
（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(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等操作得NiSO₄•6H₂O晶體，則從溶液中提取硫酸鎳的步驟為：
①過濾，并用蒸餾水洗滌沉淀2～3次，直至流出的溶液用pH試紙檢驗呈中性；
②向沉淀中加6 mol•L^-1的H₂SO₄溶液，直至恰好完全溶解；
③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾得NiSO₄•6H₂O晶體；
④用少量乙醇洗滌NiSO₄•6H₂O晶體并晾干．
故答案為：過濾，并用蒸餾水洗滌沉淀2～3次，直至流出的溶液用pH試紙檢驗呈中性；向沉淀中加6 mol•L^-1的H₂SO₄溶液，直至恰好完全溶解；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾得NiSO₄•6H₂O晶體．

點評 本題考查物質(zhì)的分離提純的實驗方案的設計，為高考常見題型，側(cè)重于學生的分析能力和實驗能力的考查，題目難度較大，明確實驗的目的和原理是解答該題的關(guān)鍵，注意把握基本實驗操作．