Question

NiSO₄?6H₂O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀 废渣（除含镍外，还含有：Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物杂质）为原料获得．操作步骤如下：

（1）往废渣中加H₂SO₄酸浸，要充分搅拌，其目的是

 

．
（2）加Na₂S的目的是除去铜、锌等杂质，请写出除去Cu²⁺的离子方程式

 

．
（3）加6%的H₂O₂时，温度不能过高，其目的是：

 

．
（4）除铁方法：用H₂O₂充分氧化后，再用NaOH控制pH值2～4范围内生成氢氧化铁沉淀．
在上述方法中，氧化剂可用NaClO₃代替，请写出用NaClO₃氧化Fe²⁺的离子方程式：

 

．
（5）上述流程中滤液III的溶液质的主要成分是：

 

．
（6）操作I包括以下过程：过滤，用H₂SO₄溶解，

 

、

 

、过滤、洗涤获得产品．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：废渣（除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物杂质），在硫酸溶解调节pH后过滤后除去不溶于铁离子，滤液含有二价铁离子、三价铬离子、铜离子、锌离子等杂质，加入硫化钠可除去铜离子、锌离子，然后加H₂O₂是将二价铁氧化成三价铁，再通过调节pH值2～4使三价铁和三价铬都以氢氧化物的沉淀而除去，滤液Ⅲ含有可溶性硫酸盐，为Na₂SO₄、NiSO₄，再加碳酸钠沉淀二价镍，过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO₄晶体．
（1）搅拌固体和液体的混合物，可加快反应速率；
（2）加Na₂S，易生成CuS沉淀；
（3）温度较高时，H₂O₂分解；
（4）ClO₃^-在酸性条件下具有强氧化性，与Fe²⁺发生氧化还原反应；
（5）经过加入Na₂S、H₂O₂、NaOH后可除去Cu、Zn、Fe、Cr等化合物的杂质，滤液中含有可溶性硫酸盐；
（6）从溶液中得到晶体，可经过溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作．

解答： 解：废渣（除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物杂质），在硫酸溶解调节pH后过滤后除去不溶于铁离子，滤液含有二价铁离子、三价铬离子、铜离子、锌离子等杂质，加入硫化钠可除去铜离子、锌离子，然后加H₂O₂是将二价铁氧化成三价铁，再通过调节pH值2～4使三价铁和三价铬都以氢氧化物的沉淀而除去，滤液Ⅲ含有可溶性硫酸盐，为Na₂SO₄、NiSO₄，再加碳酸钠沉淀二价镍，过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO₄晶体，
（1）搅拌固体和液体的混合物，可加快反应速率，故答案为：加快反应速率或提高浸出率；
（2）加Na₂S，易生成CuS沉淀，反应的离子方程式为S^2-+Cu²⁺=CuS↓，故答案为：S^2-+Cu²⁺=CuS↓；
（3）温度较高时，H₂O₂分解，加6%的H₂O₂时，温度不能过高，故答案为：减少过氧化氢的分解；
（4）ClO₃^-在酸性条件下具有强氧化性，与Fe²⁺发生氧化还原反应，反应的离子方程式为6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案为：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
（5）经过加入a₂S、H₂O₂、NaOH后可除去Cu、Zn、Fe、Cr等杂质，滤液中含有可溶性硫酸盐，为Na₂SO₄、NiSO₄，故答案为：Na₂SO₄、NiSO₄；
（6）从溶液中得到晶体，可经过溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶．

点评：本题考查物质的分离提纯的实验方案的设计，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，题目难度较大，明确实验的目的和原理是解答该题的关键，注意把握基本实验操作．