Question

8．錳、铬、钴、镍虽不是中学阶段常见的金属元素，但在工业生产中有着重要作用．
Ⅰ．（1）自然界Cr主要以+3价和+6价存在．+6价的Cr能引起细胞的突变，可以用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬．完成并配平下列离子方程式：
1Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O
Ⅱ．某化学研究性学习小组拟从废旧干电池中回收二氧化锰制取碳酸锰．
①将干电池剖切、分选得到黑色混合物（主要成分为MnO₂）洗涤、过滤、烘干．
②将上述固体按固液体积比2：9加入浓盐酸、加热，反应完全后过滤、浓缩．
③向上述溶液中加入Na₂CO₃溶液，边加边搅拌，再过滤即可得到碳酸锰．
（2）在第②步中，将上述固体与浓盐酸混合的目的是将MnO₂还原成Mn²⁺，反应的离子反应方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O
（3）过程②中，浓缩需要使用酒精灯、三脚架，还需要的仪器有蒸发皿、玻璃棒
Ⅲ．（4）NiSO₄•6H₂O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于镀镍、生产电池等，可由电镀废渣（除含镍外，还含有：Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）为原料获得．操作步骤如下：

①向滤液Ⅰ中加入FeS是为了除去Cu²⁺、Zn²⁺等杂质，除去Cu²⁺的离子方程式为FeS（s）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（s）．
②对滤液Ⅱ先加W，再测pH，W最适宜的试剂是H₂O₂，调pH的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺除去Fe²⁺．
③滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃过滤后，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，这两步操作的目的是增大成NiSO₄浓度，有利于蒸发结晶．

Answer 1

分析 （1）铬化合价由+6价降低到+3价，硫由+4价升高到+6价，依据得失电子守恒、原子个数守恒配平方程式；
（2）二氧化锰据有氧化性，加热条件下能够氧化浓盐酸，本身被还原为二价锰离子；
（3）根据从溶液中分离固体的操作：蒸发结晶以及过滤操作需要的仪器进行分析；
（4）①依据沉淀转化规律：难溶的沉淀能够转化为更难溶的沉淀；
②对滤液Ⅱ先加W，应为过氧化氢，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，还原产物为水，不会引人新的杂质，有利于水解生成氢氧化铁沉淀而除去；
③过滤后在滤液中加入碳酸钠，可生成NiCO₃，过滤后加入硫酸可生成NiSO₄，经蒸发、浓缩、冷却结晶可得到硫酸镍晶体．

解答 解：（1）铬化合价由+6价降低到+3价，硫由+4价升高到+6价，要使得失电子守恒，Cr₂O₇^2-系数为1，则SO₃^2-系数3，然年依据原子个数守恒配平方程式：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8 H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；
故答案为：1；3；8 H⁺；2；3；4；
（2）二氧化锰据有氧化性，加热条件下能够氧化浓盐酸，本身被还原为二价锰离子，离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：将MnO₂还原成Mn²⁺；MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；  
（3）将上述固体按固液体积比2：9加入浓盐酸、加热，反应完全后过滤、浓缩，浓缩需要使用酒精灯、三脚架，还需要的仪器有：玻璃棒、蒸发皿；
故答案为：蒸发皿、玻璃棒；
（4）①硫化铜溶解度小于硫化亚铁，向滤液Ⅰ中加入FeS，发生沉淀的转化，离子方程式：FeS（s）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（s）；
故答案为：FeS（s）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（s）；
②对滤液Ⅱ先加W，应为过氧化氢，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，还原产物为水，不会引人新的杂质，有利于水解生成氢氧化铁沉淀而除去；
故答案为：H₂O₂；将Fe²⁺ 氧化为Fe³⁺ 除去Fe²⁺；
③滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸钠过滤后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄，可增大成NiSO₄浓度，有利于蒸发结晶；
故答案为：增大成NiSO₄浓度，有利于蒸发结晶．

点评 本题为工艺流程题，考查了氧化还原反应方程式、离子方程式的书写，沉淀溶解平衡等，题目综合性较强，难度较大，注意对基础知识的积累．