Question

1．NiSO₄•xH₂O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于鍍鎳、電池等，可由電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素）為原料獲得．操作步驟如圖：

（1）在待鍍件上鍍鎳時(shí)，待鍍件應(yīng)作陰極，電鍍過程中電解質(zhì)溶液濃度不變  （填“增大”、“減小”、“不變”）
（2）向?yàn)V液Ⅰ中加入FeS是為了除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質(zhì)，則除去Cu²⁺的離子方程式為FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）．當(dāng)Zn²⁺恰好沉淀完全時(shí)，在CuS、ZnS共存的混合液中c（Zn²⁺）=10^-5mol/L，則c（Cu²⁺）=8.1×10^-18mol/L （已知K_sp（CuS）=1.3×10^-36，K_sp（ZnS）=1.6×10^-24）．
（3）對(duì)濾液Ⅱ中先加H₂O₂再調(diào)pH，調(diào)pH的目的是除去Fe³⁺．
（4）濾液Ⅲ溶質(zhì)的主要成分是NiSO₄，加入Na₂CO₃過濾后再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，這兩步操作的目的是增大NiSO₄的濃度，利于蒸發(fā)結(jié)晶（（或富集NiSO₄）．
（5）為測定NiSO₄•xH₂O晶體x的值，稱取26.3g晶體加熱至充全失去結(jié)晶水，剩余固體15.5g，則x的值等于6．

Answer 1

分析 電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素），加入稀硫酸過濾得到含有鎳離子、銅離子、鋅離子、亞鐵離子的濾液，后在濾液中加入FeS，生成CuS、ZnS，可除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質(zhì)，對(duì)濾液Ⅱ先加W，應(yīng)為過氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，過濾后在濾液中加入碳酸鈉，可生成NiCO₃，過濾后加入硫酸可生成NiSO₄，經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶可得到硫酸鎳晶體，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）在待鍍件上鍍鎳，待鍍件作陰極，鍍層金屬鎳做陽極，電解質(zhì)溶液用鎳離子的鹽溶液，陰極析出的鎳與陽極溶解的鎳等量，故電解質(zhì)溶液的濃度不變；
故答案為：陰；不變；
（2）向?yàn)V液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等雜質(zhì)，說明CuS的溶解度更小，反應(yīng)的離子方程式為FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq），
已知K_sp（CuS）=1.3×10^-36，K_sp（ZnS）=1.6×10^-24，當(dāng)Zn²⁺恰好沉淀完全時(shí)，在CuS、ZnS共存的混合液中c（Zn²⁺）=10^-5mol/L，則溶液中的c（S^2-）=$\frac{Ksp（ZnS）}{c（Z{n}^{2+}）}$=$\frac{1.6×1{0}^{-24}}{1{0}^{-5}}mol/L$=1.6×10^-19mol/L，則c（Cu²⁺）=$\frac{Ksp（CuS）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{1.3×1{0}^{-36}}{1.6×1{0}^{-19}}$mol/L≈8.1×10^-18  mol/L；
故答案為：FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）；8.1×10^-18；
（3）對(duì)濾液Ⅱ先加過氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，調(diào)節(jié)pH有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去；
故答案為：除去 Fe³⁺；
（4）濾液Ⅲ溶質(zhì)的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸鈉過濾后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄，可增大成NiSO₄濃度，有利于蒸發(fā)結(jié)晶；
故答案為：增大NiSO₄的濃度，利于蒸發(fā)結(jié)晶（（或富集NiSO₄）；
（5）26.3g晶體加熱至完全失去結(jié)晶水，剩余固體15.5g，失去水的質(zhì)量=26.3g-15.5g=10.8g，NiSO₄的質(zhì)量為15.5g，計(jì)算物質(zhì)的量得到1：x=$\frac{15.5g}{155g/mol}$：$\frac{10.8g}{18g/mol}$，解得x=6；
故答案為：6．

點(diǎn)評(píng) 本題為綜合題，考查了溶解平衡、溶度積的有關(guān)計(jì)算鹽類的水解、物質(zhì)的分離提純以及原電池知識(shí)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．