Question

8．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等杂质）为原料获得．工艺流程如图甲：

（1）用稀硫酸溶解废渣时，为了提高浸取率可采取的措施有加热或搅拌或增大硫酸浓度等．（任写一点）
（2）向滤液中滴入适量的Na₂S溶液，目的是除去Cu²⁺、Zn²⁺，写出除去Cu²⁺的离子方程式：Cu²⁺+S^2-═CuS↓．
（3）在40℃左右，用6%的H₂O₂氧化Fe²⁺，再在95℃时加入NaOH调节pH，除去铁和铬．此外，还常用NaClO₃作氧化剂，在较小的pH条件下水解，最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠[Na₂Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂]沉淀除去，其离子方程式为6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O．如图乙是温度-pH与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域；若要在PH=2的条作下生成黄铁矾钠沉淀其温度范围为20～140℃．
（4）上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是NiSO₄、Na₂SO₄．

Answer 1

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，滤液I中加入硫化钠形成CuS、ZnS沉淀，可除去铜离子、锌离子，过滤，滤液II中加H₂O₂是将二价铁氧化成三价铁，再通过调节pH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，主要是NiSO₄，还有Na₂SO₄，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，升高温度、增大浓度等，可加快反应速率；
（2）加Na₂S，易生成CuS沉淀；
（3）用NaClO₃与Fe²⁺发生氧化还原反应生成铁离子和氯离子，根据电荷守恒和元素守恒书写离子方程式，根据图象可判断在PH=2的条作下生成黄铁矾钠沉淀的温度范围；
（4）根据流程分析判断．

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，滤液I中加入硫化钠形成CuS、ZnS沉淀，可除去铜离子、锌离子，过滤，滤液II中加H₂O₂是将二价铁氧化成三价铁，再通过调节pH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，主要是NiSO₄，还有Na₂SO₄，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，升高温度、增大浓度等，可加快反应速率，所以为了提高浸取率可采取的措施有加热或搅拌或增大硫酸浓度等；
故答案为：加热或搅拌或增大硫酸浓度等；
（2）加Na₂S，易生成CuS沉淀，其反应的离子方程式为：Cu²⁺+S^2-═CuS↓，故答案为：Cu²⁺+S^2-═CuS↓；
（3）用NaClO₃与Fe²⁺发生氧化还原反应生成铁离子和氯离子，反应的离子方程式为6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，根据图象可判断在PH=2的条作下生成黄铁矾钠沉淀的温度范围是20～140℃，
故答案为：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；20～140℃；
（4）由流程分析可知滤液Ⅲ的主要成分是NiSO₄、Na₂SO₄，故答案为：NiSO₄、Na₂SO₄．

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．