Question

8．錳、鉻、鈷、鎳雖不是中學(xué)階段常見的金屬元素，但在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要作用．
Ⅰ．（1）自然界Cr主要以+3價(jià)和+6價(jià)存在．+6價(jià)的Cr能引起細(xì)胞的突變，可以用亞硫酸鈉將其還原為+3價(jià)的鉻．完成并配平下列離子方程式：
1Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O
Ⅱ．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組擬從廢舊干電池中回收二氧化錳制取碳酸錳．
①將干電池剖切、分選得到黑色混合物（主要成分為MnO₂）洗滌、過濾、烘干．
②將上述固體按固液體積比2：9加入濃鹽酸、加熱，反應(yīng)完全后過濾、濃縮．
③向上述溶液中加入Na₂CO₃溶液，邊加邊攪拌，再過濾即可得到碳酸錳．
（2）在第②步中，將上述固體與濃鹽酸混合的目的是將MnO₂還原成Mn²⁺，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O
（3）過程②中，濃縮需要使用酒精燈、三腳架，還需要的儀器有蒸發(fā)皿、玻璃棒
Ⅲ．（4）NiSO₄•6H₂O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于鍍鎳、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．操作步驟如下：

①向?yàn)V液Ⅰ中加入FeS是為了除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質(zhì)，除去Cu²⁺的離子方程式為FeS（s）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（s）．
②對濾液Ⅱ先加W，再測pH，W最適宜的試劑是H₂O₂，調(diào)pH的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺除去Fe²⁺．
③濾液Ⅲ溶質(zhì)的主要成分是NiSO₄，加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成NiSO₄濃度，有利于蒸發(fā)結(jié)晶．

Answer 1

分析 （1）鉻化合價(jià)由+6價(jià)降低到+3價(jià)，硫由+4價(jià)升高到+6價(jià)，依據(jù)得失電子守恒、原子個(gè)數(shù)守恒配平方程式；
（2）二氧化錳據(jù)有氧化性，加熱條件下能夠氧化濃鹽酸，本身被還原為二價(jià)錳離子；
（3）根據(jù)從溶液中分離固體的操作：蒸發(fā)結(jié)晶以及過濾操作需要的儀器進(jìn)行分析；
（4）①依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化規(guī)律：難溶的沉淀能夠轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀；
②對濾液Ⅱ先加W，應(yīng)為過氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，還原產(chǎn)物為水，不會(huì)引人新的雜質(zhì)，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去；
③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．

解答 解：（1）鉻化合價(jià)由+6價(jià)降低到+3價(jià)，硫由+4價(jià)升高到+6價(jià)，要使得失電子守恒，Cr₂O₇^2-系數(shù)為1，則SO₃^2-系數(shù)3，然年依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒配平方程式：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8 H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；
故答案為：1；3；8 H⁺；2；3；4；
（2）二氧化錳據(jù)有氧化性，加熱條件下能夠氧化濃鹽酸，本身被還原為二價(jià)錳離子，離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：將MnO₂還原成Mn²⁺；MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；  
（3）將上述固體按固液體積比2：9加入濃鹽酸、加熱，反應(yīng)完全后過濾、濃縮，濃縮需要使用酒精燈、三腳架，還需要的儀器有：玻璃棒、蒸發(fā)皿；
故答案為：蒸發(fā)皿、玻璃棒；
（4）①硫化銅溶解度小于硫化亞鐵，向?yàn)V液Ⅰ中加入FeS，發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化，離子方程式：FeS（s）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（s）；
故答案為：FeS（s）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（s）；
②對濾液Ⅱ先加W，應(yīng)為過氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，還原產(chǎn)物為水，不會(huì)引人新的雜質(zhì)，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去；
故答案為：H₂O₂；將Fe²⁺ 氧化為Fe³⁺ 除去Fe²⁺；
③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：增大成NiSO₄濃度，有利于蒸發(fā)結(jié)晶．

點(diǎn)評 本題為工藝流程題，考查了氧化還原反應(yīng)方程式、離子方程式的書寫，沉淀溶解平衡等，題目綜合性較強(qiáng)，難度較大，注意對基礎(chǔ)知識的積累．