Question

15．黃銅灰渣（含有Cu、Zn、Ni、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe₂O₃等）可用于制取金屬銅、鋅鹽和硫酸鑷銨、其生產(chǎn)工藝如下：

回答下列問題：
（1）浸取時(shí)，F(xiàn)e₂O₃與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．加入Zn粉，主要被還原的陽離子有H⁺、Fe³⁺、Cu²⁺．
（2）計(jì)入濃硫酸二次浸取可能產(chǎn)生的有毒氣體是SO₂；凈化的方法是用氨水吸收．
（3）除鐵時(shí)，需要加入雙氧水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，再調(diào)節(jié)溶液的pH使鐵以Fe（OH）₃（填化學(xué)式）的形式被除去．
（4）電解時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu；回收利用電解后廢液中廢酸的方法是加入ZnO反應(yīng)掉酸后與過濾2的濾液合并制備ZnSO₄•7H₂O．
（5）硫酸鎳銨[（NH₄）_xNi（SO₄）_m•nH₂O]是常用的化學(xué)分析試劑．某同學(xué)為測(cè)定硫酸鎳銨的組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①準(zhǔn)確稱取1.9750g　樣品，配制成100.00mL　溶液A；②準(zhǔn)確量取25.00mL　溶液A，用0.04000mol•L^-1的EDTA（Na₂H₂Y）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Ni²⁺（離子方程式為Ni²⁺+H₂Y₂^-═NiY^2-+2H⁺），消耗EDTA　標(biāo)準(zhǔn)溶液31.25mL；③另取25.00mL溶液A，加足量的NaOH　溶液并充分加熱，生成NH₃　56.00mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
①硫酸鎳銨的化學(xué)式為（NH₄）₂Ni（SO₄）₂•6H₂O
②若測(cè)定管在使用前未有EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液刷洗，則測(cè)得的N²⁺含量將偏高（填“偏高”“偏低”或“不變”）

Answer 1

分析 黃銅灰中加入稀硫酸，稀硫酸可Zn、CuO、ZnO、FeO、Fe₂O₃反應(yīng)，濾渣1為銅和少量的SiO₂，濾液1主要含有Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺，加入鋅粉，鋅粉可與Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺反應(yīng)生成銅和鐵單質(zhì)，濾渣2主要為銅和鐵單質(zhì)和過量的鋅，焙燒便于除去銅塊內(nèi)部包裹的鋅等雜質(zhì)，濃硫酸與銅反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，二氧化硫可用氨水吸收；電解硫酸銅溶液可得到銅單質(zhì)，鋅離子在溶液不放電，加入ZnO中和后與濾液2合并制備ZnSO₄•7H₂O，
（1）浸取時(shí)，F(xiàn)e₂O₃與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，加入鋅粉還原鐵離子和銅離子；
（2）濃硫酸被還原生成有毒氣體二氧化硫，利用二氧化硫是酸性氧化物可以用氨水吸收；
（3）過氧化氫在酸溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀除去；
（4）電解時(shí)溶液中銅離子在陰極得到電子生成銅，回收利用電解后溶液中硫酸的方法加入ZnO反應(yīng)掉酸后與過濾2的濾液合并制備硫酸鋅晶體，充分利用原料；
（5）①根據(jù)反應(yīng)和滴定數(shù)據(jù)計(jì)算出鎳離子的物質(zhì)的量；根據(jù)氨氣的體積計(jì)算出氨氣的物質(zhì)的量；根據(jù)正負(fù)電荷相等求算出硫酸根的物質(zhì)的量，再利用質(zhì)量計(jì)算出水的物質(zhì)的量，最后求出硫酸鎳銨的化學(xué)式．
②滴定管沒有潤(rùn)洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液濃度減小，測(cè)定結(jié)果會(huì)偏高．

解答 解：黃銅灰中加入稀硫酸，稀硫酸可Zn、CuO、ZnO、FeO、Fe₂O₃反應(yīng)，濾渣1為銅和少量的SiO₂，濾液1主要含有Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺，加入鋅粉，鋅粉可與Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺反應(yīng)生成銅和鐵單質(zhì)，濾渣2主要為銅和鐵單質(zhì)和過量的鋅，焙燒便于除去銅塊內(nèi)部包裹的鋅等雜質(zhì)，濃硫酸與銅反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，二氧化硫可用氨水吸收；電解硫酸銅溶液可得到銅單質(zhì)，鋅離子在溶液不放電，加入ZnO中和后與濾液2合并制備ZnSO₄•7H₂O，
（1）浸取時(shí)，F(xiàn)e₂O₃與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，反應(yīng)的離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，加入鋅粉還原溶液中鐵離子和銅離子，
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；Fe³⁺、Cu²⁺；
（2）濃硫酸被還原生成有毒氣體二氧化硫，凈化方法是利用二氧化硫是酸性氧化物可以用氨水吸收；
故答案為：SO₂；用氨水吸收；
（3）過氧化氫在酸溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子形成氫氧化鐵全部沉淀除去；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；Fe（OH）₃；
（4）電解時(shí)溶液中銅離子在陰極得到電子生成銅，電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，回收利用電解后溶液中硫酸的方法加入ZnO反應(yīng)掉酸后與過濾2的濾液合并制備硫酸鋅晶體，充分利用原料，
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；加入ZnO反應(yīng)掉酸后與過濾2的濾液合并制備ZnSO₄•7H₂O；
（5）①25mL溶液中鎳離子的物質(zhì)的量是：n（Ni²⁺）=n（H₂Y₂^-）=0.04000 mol•L^-1×0.03125L=1.250×10^-3 mol，
氨氣的物質(zhì)的量等于銨離子的物質(zhì)的量，n（NH₄⁺）=$\frac{0.056L}{22.4L/mol}$=2.500×10^-3 mol
根據(jù)電荷守恒，硫酸根的物質(zhì)的量是：n（SO₄^2-）=$\frac{1}{2}$×[2n（Ni²⁺）+n（NH₄⁺）]=2.500×10^-3 mol，
所以：m（Ni²⁺）=59 g•mol^-1×1.250×10^-3 mol=0.07375 g
m（NH₄⁺）=18 g•mol^-1×2.500×10^-3 mol=0.04500 g
m（SO₄^2-）=96 g•mol^-1×2.500×10^-3 mol=0.2400 g
n（H₂O）=$\frac{1.9750g×\frac{25}{100}-（0.07375g+0.04500g+0.2400g）}{18g/mol}$=7.250×10^-3 mol
x：y：m：n=n（NH₄⁺）：n（Ni²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=2：1：2：6，
硫酸鎳銨的化學(xué)式為（NH₄）₂Ni（SO₄）₂•6H₂O，
故答案為：（NH₄）₂Ni（SO₄）₂•6H₂O；
②由于沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗滴定管，使得滴定管中的標(biāo)準(zhǔn)液濃度減小，滴定是消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積增大，測(cè)定結(jié)果偏高，
故答案是：偏高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握制備原理及實(shí)驗(yàn)流程中的反應(yīng)、物質(zhì)的性質(zhì)等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力的綜合考查，題目難度中等．