Question

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

注：（1）NiCO3是一種不溶于水、易溶于強(qiáng)酸的淺綠色沉淀。

（2）25℃，Ksp[Fe(OH)3]=2.64×10-39；溶液中離子濃度小于10-5mol·L-1，可視為沉淀完全。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

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

（2）在濾液Ⅱ中加入H2O2時(shí)，溫度不能太高的原因是______________________。

（3）濾液Ⅲ中溶質(zhì)的主要成分是__________________ ，檢驗(yàn)濾液Ⅲ中是否還有鐵元素的方法是_______________________。

（4）除鐵時(shí)還常用NaClO3作氧化劑，在較小的pH條件下最終生成一種淺黃色的黃鐵礬鈉 [Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀除去。下圖是溫度-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。下列說(shuō)法正確的是__________________(選填序號(hào))。

a.FeOOH中鐵為+2價(jià)

b.若在25℃時(shí)，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4時(shí)除去鐵，此時(shí)溶液中c(Fe3+)=2.64×10-27mol·L-1

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(shí)水體的pH為1.5左右

（5）從“沉淀A”制得NiSO4·6H2O晶體的實(shí)驗(yàn)步驟依次為：_________________，用少量乙醇洗滌NiSO4·6H2O晶體并晾干。(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有：6mol·L-1的H2SO4溶液，蒸餾水)

Answer 1

【答案】加熱、攪拌、增大硫酸濃度等 防止H2O2受熱分解 Na2SO4 、NiSO4 取濾液Ⅲ少許于試管中，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，則已除盡 cd 用蒸餾水洗滌沉淀2～3次(1分)；向沉淀中加6mol/L的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解；蒸發(fā)濃縮至有晶膜出現(xiàn)，停止加熱，冷卻結(jié)晶， 過(guò)濾得NiSO4·6H2O晶體

【解析】

（1）用稀硫酸溶解廢渣時(shí)，為了提高廢渣浸出率就可以采取加快化學(xué)反應(yīng)速率的方法，如采取升高反應(yīng)溫度，增大硫酸濃度，或在反應(yīng)過(guò)程中不斷攪拌，或礦石粉碎等方法提高廢渣浸出率 。故本題答案：加熱、攪拌、增大硫酸濃度等。

（2）在濾液Ⅱ中加入H2O2 時(shí)，溫度不能太高的原因是H2O2受熱分解成水和氧氣，失去了氧化性，所以溫度不能太高。目的是防止H2O2受熱分解。

（3）廢渣(除含鎳外,還含有Cu、Fe、Zn等雜質(zhì)),在硫酸溶解過(guò)濾后除去不溶于硫酸的銅,所以濾液含有二價(jià)鐵離子、三價(jià)鐵離子、鋅離子雜質(zhì),加是將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵,再通過(guò)調(diào)節(jié)PH值使三價(jià)鐵和Z鋅都以氫氧化物的沉淀而除去,濾液Ⅱ含有可溶性硫酸鹽,為、,再加碳酸鈉沉淀二價(jià)鎳,過(guò)濾、洗滌,然后與硫酸反應(yīng)生成在經(jīng)過(guò)過(guò)濾得濾液Ⅲ，所以濾液Ⅲ中溶質(zhì)的主要成分是 Na2SO4 、NiSO4

檢驗(yàn)濾液Ⅲ存在鐵元素的是檢驗(yàn)Fe3+，其方法是：取濾液Ⅲ少許于試管中，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，則已除盡。此題答案：取濾液Ⅲ少許于試管中，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，則已除盡。

(4)FeOOH中鐵是+3價(jià),a錯(cuò)誤。pH=4,c(OH-)=1×10-10 mol·L-1,c(Fe3+)==2.64×10-29 mol·L-1,b錯(cuò)誤。c項(xiàng)符合電荷守恒、得失電子守恒等守恒關(guān)系,也符合反應(yīng)的酸堿性,正確。觀察圖象可知d正確。本題答案：c d。

(5)將NiCO3沉淀轉(zhuǎn)化為NiSO4，要先通過(guò)過(guò)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(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥。從“沉淀A”制得NiSO4·6H2O晶體的實(shí)驗(yàn)步驟依次為： 用蒸餾水洗滌沉淀2～3次；向沉淀中加6mol/L的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解；蒸發(fā)濃縮至有晶膜出現(xiàn)，停止加熱，冷卻結(jié)晶， 過(guò)濾得NiSO4·6H2O晶體。