Question

10．鈰、鉻、鈦、鎳雖不是中學(xué)階段常見(jiàn)的金屬元素，但在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要作用．
（1）二氧化鈰（CeO₂）在平板電視顯示屏中有著重要應(yīng)用．CeO₂ 在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，CeO₂在該反應(yīng)中作氧化劑．
（2）自然界Cr主要以+3價(jià)和+6價(jià)存在．+6價(jià)的Cr能引起細(xì)胞的突變，可以用亞硫酸鈉將其還原為+3價(jià)的鉻．完成并配平下列離子方程式：
1Cr${\;}_{7}^{2-}$+3SO${\;}_{3}^{2-}$+8H⁺═2Cr³⁺+3SO${\;}_{4}^{2-}$+4H₂O
（3）鈦（Ti）被譽(yù)為“二十一世紀(jì)的金屬”，工業(yè)上在550℃時(shí)用鈉與四氯化鈦反應(yīng)可制得鈦，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是4Na+TiCl₄$\frac{\underline{\;550℃\;}}{\;}$Ti+4NaCl．
（4）NiSO₄•xH₂O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于鍍鎳、電池等，可由電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素）為原料獲得．操作步驟如下：

①向?yàn)V液Ⅰ中加入FeS是為了除去Cu²⁺ Zn²⁺等雜質(zhì)，除去Cu²⁺的離子方程式為FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺．
②對(duì)濾液Ⅱ先加H₂O₂再調(diào)pH，調(diào)pH的目的是除去Fe³⁺．
③濾液Ⅲ溶質(zhì)的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃過(guò)濾后，再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，這兩步操作的目的是增大NiSO₄的濃度，有利于蒸發(fā)結(jié)晶（或富集NiSO₄）．
④為測(cè)定 NiSO₄•xH₂O 晶體中x的值，稱取26.3g晶體加熱至完全失去結(jié)晶水，剩余固體15.5g，則x的值等于6．

Answer 1

分析 （1）氧化還原反應(yīng)中所含元素化合價(jià)降低反應(yīng)物為氧化劑，二氧化鈰中Ce化合價(jià)為+4價(jià)，CeO₂ 在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，化合價(jià)降低，據(jù)此判斷；
（2）自然界中Cr主要以+3價(jià)和+6價(jià)存在．+6價(jià)的Cr能引起細(xì)胞的突變，可以用亞硫酸鈉將其還原為+3價(jià)的鉻，根據(jù)得失電子相等，Cr₂O₇^2-與SO₃^2-的物質(zhì)的量之比是1：3；依據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒規(guī)律、原子個(gè)數(shù)守恒規(guī)律書(shū)寫(xiě)方程式；
（3）鈉性質(zhì)活潑，與熔融的四氯化鈦反應(yīng)生成鈦和氯化鈉；
（4）①硫化銅溶解度小于硫化亞鐵，向含銅離子的溶液中加入FeS，能夠?qū)崿F(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化；
②對(duì)濾液Ⅱ加H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后調(diào)pH沉淀Fe³⁺；
③NiSO₄與Na₂CO₃反應(yīng)生成NiCO₃沉淀，而后過(guò)濾，再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，這樣可提高NiSO₄的濃度，有利于蒸發(fā)結(jié)晶；
④26.3g晶體加熱至完全失去結(jié)晶水，剩余固體15.5g，失去水的質(zhì)量=26.3g-15.5g=10.8g，NiSO₄的質(zhì)量為15.5g，計(jì)算物質(zhì)的量得到1：x=$\frac{15.5g}{155g/mol}$：$\frac{10.8g}{18g/mol}$，據(jù)此計(jì)算x值．

解答 解：（1）二氧化鈰中Ce化合價(jià)為+4價(jià)，CeO₂ 在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，化合價(jià)降低，氧化還原反應(yīng)中所含元素化合價(jià)降低反應(yīng)物為氧化劑，所以CeO₂在該反應(yīng)中做氧化劑；
故答案為：氧化；
（2）自然界中Cr主要以+3價(jià)和+6價(jià)存在．+6價(jià)的Cr能引起細(xì)胞的突變，可以用亞硫酸鈉將其還原為+3價(jià)的鉻，根據(jù)得失電子相等，Cr₂O₇^2-與SO₃^2-的物質(zhì)的量之比是1：3；反應(yīng)的離子方程式：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O，
故答案為：1，3，8H⁺，2，3，4；
（3）鈉性質(zhì)活潑，與熔融的四氯化鈦反應(yīng)生成鈦和氯化鈉，方程式：4Na+TiCl₄$\frac{\underline{\;550℃\;}}{\;}$Ti+4NaCl；
故答案為：4Na+TiCl₄$\frac{\underline{\;550℃\;}}{\;}$Ti+4NaCl；
（4）①硫化銅溶解度小于硫化亞鐵，向含銅離子的溶液中加入FeS，能夠?qū)崿F(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化，離子方程式：FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺，
故答案為：FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺；
②對(duì)濾液Ⅱ加H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后調(diào)pH使Fe³⁺完全沉淀，
故答案為：除去Fe³⁺；
③NiSO₄與Na₂CO₃反應(yīng)生成NiCO₃沉淀，然后過(guò)濾，再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，這樣可提高NiSO₄的濃度，有利于蒸發(fā)結(jié)晶，
故答案為：增大NiSO₄的濃度，利于蒸發(fā)結(jié)晶（或富集NiSO₄）；
④26.3g晶體加熱至完全失去結(jié)晶水，剩余固體15.5g，失去水的質(zhì)量=26.3g-15.5g=10.8g，NiSO₄的質(zhì)量為15.5g，計(jì)算物質(zhì)的量得到1：x=$\frac{15.5g}{155g/mol}$：$\frac{10.8g}{18g/mol}$，解得x=6；
故答案為：6．

點(diǎn)評(píng) 本題為綜合題，考查了氧化還原反應(yīng)基本概念、方程式配平，金屬的制備，物質(zhì)的分離與提純，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、�?jì)算能力的考查，為高頻考點(diǎn)和常見(jiàn)題型，題目難度中等，注意對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握．