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【题目】从镍矿石尾矿中提取NiSO4是解决我国镍资源匮乏的一条重要途径,已知该过程如下:

表1:各物质的Ksp数据如下表:

物质

MnS

NiS

PbS

CuS

Ni(OH)2

Ksp

2.5×10-13

1.1×10-21

8.0×10-28

6.3×10-36

2.0×10-15

表2:滤液A中各金属离子的含量如下表:

成分

Ni2+

Fe3+

Fe2+

Mn2+

Cu2+

Pb2+

……

3.80

4.80

x

0. 20

0.15

<0.001

……

根据以上信息,回答下列问题:

(1)步骤I酸浸之前需将矿石粉碎,目的是____________

(2)若杂质离子的浓度c≤1.0×10-5mol/L即可认定沉淀完全,则步骤Ⅱ中当Pb2+“恰好沉淀完全时,溶液中硫离子的浓度c(S2-)=_____________;此时Ni2+是否已开始沉淀____(填“是”或“否”)。

(3)常温下进行步骤Ⅲ的目的是为了除去铁和锰元素,已知除铁元素的离子反应如下:

2Fe2++ ClO - +5H2O=2Fe( OH)3+Cl-+4H+

此时Mn2+的氧化产物为MnO2,写出除锰元素的离子方程式______________

(4)为测定滤液A中Fe2+离子的含量,(每升溶液中含有的亚铁离子的质量,以g/L表示)每次移取20.00 mL待测液,并用0.02 mol/L的KMnO4溶液滴定,若已知其他离子均不反应,且三次滴定平均消耗KMnO4溶液18. 00mL,则x的值为________(精确到小数点后两位)。

(5)所得Ni(OH)2是制造镍镉电池的重要原料,镍镉电池工作原理如下:

Cd+2NiO(OH) +2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2

则随着放电的进行,正极区pH______(填“增大”、“减小”或“不变”);充电时阴极电极反应式为______

【答案】 增大接触面积,提高浸取率 8.0×l0-23 Mn2+ +ClO-+H2O =MnO2↓+Cl- +2H+ 5.04g/L 增大 Cd(OH)2 +2e-=Cd+2OH-

【解析】(1)步骤I酸浸之前需将矿石粉碎,可以增大接触面积,提高浸取率,故答案为:增大接触面积,提高浸取率;

(2)若杂质离子的浓度c≤1.0×10-5mol/L即可认定沉淀完全,则步骤中当Pb2+恰好沉淀完全时,溶液中硫离子的浓度c(S2-)== 8.0×l0-23;对于Ni2+Qc=3.80×8.0×l0-231.1×10-21Ni2+没有开始沉淀,故答案为:8.0×l0-23;否;

(3)根据除铁元素的离子反应2Fe2++ ClO - +5H2O=2Fe( OH)3↓+Cl- +4H+,可知,氧化剂为次氯酸根离子,次氯酸根离子将Mn2+氧化为MnO2,除锰元素的离子方程式为Mn2+ +ClO-+H2O =MnO2↓+Cl- +2H+,故答案为:Mn2+ +ClO-+H2O =MnO2↓+Cl- +2H+

(4) 消耗高锰酸钾的物质的量为0.02 mol/L×0.018L=0.00036mol,反应中转移电子0.00036mol×7-2=0.0018mol,根据得失电子守恒,Fe2+的物质的量=0.0018mol,每升溶液中含有的亚铁离子的含量为0.0018×56× =5.04g/L,故答案为:5.04g/L

(5)根据总反应,正极的电极方程式为NiOOH+H2O+e-=NiOH2+OH-,随着放电的进行正极区pH增大,充电时阴极电极反应式为Cd(OH)2 +2e-=Cd+2OH-,故答案为:增大;Cd(OH)2 +2e-=Cd+2OH-

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B的作用:_____________________;C中热水的作用:________________________________

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②实验过程中,需要通入氧气。试写出一个用如下图所示装置制取氧气的化学方程式:________________________________________________________________________

③当停止通入SO2,熄灭酒精灯后,需要继续通一段时间的氧气,其目的是________________________________________________________________________

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方案Ⅱ:向第二份溶液中加入品红溶液,红色褪去

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