Question

8．NiSO₄•6H₂O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學鍍鎳、生產(chǎn)電池等．可以電鍍廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì)）為原料獲得．工藝流程如圖：

請回答下列問題：
（1）用稀硫酸溶解廢渣時，為了提高浸取速率可采取的措施有加熱或攪拌或增大硫酸濃度等（任寫一點）．
（2）向濾液中滴入適量的Na₂S溶液，目的是除去Cu²⁺、Zn²⁺，寫出除去Cu²⁺的離子方程式：S^2-+Cu²⁺=CuS↓．
（3）上述流程中濾液Ⅲ的主要成分是Na₂SO₄、NiSO₄．
（4）確定步驟四中Na₂CO₃溶液足量，碳酸鎳已完全沉淀的簡單實驗方法是上層清液呈無色．
（5）操作Ⅰ的實驗步驟依次為（實驗中可選用的試劑：6mol•L^-1的H₂SO₄溶液、蒸餾水、pH試紙）：
①過濾，并用蒸餾水洗凈沉淀；
②向沉淀中加6 mol•L^-1的H₂SO₄溶液，直至恰好完全溶解；
③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾得NiSO₄•6H₂O晶體；
④用少量乙醇洗滌NiSO₄•6H₂O晶體并晾干．

Answer 1

分析 廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物雜質(zhì)），在硫酸溶解調(diào)節(jié)pH后過濾后除去不溶于鐵離子，濾液含有二價鐵離子、三價鉻離子、銅離子、鋅離子等雜質(zhì)，加入硫化鈉可除去銅離子、鋅離子，然后加H₂O₂是將二價鐵氧化成三價鐵，再通過調(diào)節(jié)pH值2～4使三價鐵和三價鉻都以氫氧化物的沉淀而除去，濾液Ⅲ含有可溶性硫酸鹽，為Na₂SO₄、NiSO₄，再加碳酸鈉沉淀二價鎳，過濾、洗滌，然后與硫酸反應生成NiSO₄晶體，
（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應速率；
（2）加Na₂S，易生成CuS沉淀；
（3）經(jīng)過加入Na₂S、H₂O₂、NaOH后可除去Cu、Zn、Fe、Cr等化合物的雜質(zhì)，濾液中含有可溶性硫酸鹽；
（4）含有Ni²⁺的溶液顯綠色；
（5）向含有NiSO₄溶液中加碳酸鈉，得到NiCO₃沉淀，過濾、洗滌，向沉淀中加硫酸溶解，得到NiSO₄溶液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等操作得NiSO₄•6H₂O晶體．

解答 解：廢渣（除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物雜質(zhì)），在硫酸溶解調(diào)節(jié)pH后過濾后除去不溶于鐵離子，濾液含有二價鐵離子、三價鉻離子、銅離子、鋅離子等雜質(zhì)，加入硫化鈉可除去銅離子、鋅離子，然后加H₂O₂是將二價鐵氧化成三價鐵，再通過調(diào)節(jié)pH值2～4使三價鐵和三價鉻都以氫氧化物的沉淀而除去，濾液Ⅲ含有可溶性硫酸鹽，為Na₂SO₄、NiSO₄，再加碳酸鈉沉淀二價鎳，過濾、洗滌，然后與硫酸反應生成NiSO₄晶體，
（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應速率，所以為了提高浸取率可采取的措施有加熱或攪拌或增大硫酸濃度等；
故答案為：加熱或攪拌或增大硫酸濃度等；
（2）加Na₂S，易生成CuS沉淀，反應的離子方程式為S^2-+Cu²⁺=CuS↓，
故答案為：S^2-+Cu²⁺=CuS↓；
（3）經(jīng)過加入a₂S、H₂O₂、NaOH后可除去Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì)，濾液中含有可溶性硫酸鹽，為Na₂SO₄、NiSO₄，
故答案為：Na₂SO₄、NiSO₄；
溫度較高時，H₂O₂分解，加6%的H₂O₂時，溫度不能過高，故答案為：減少過氧化氫的分解；
（4）含有Ni²⁺的溶液顯綠色，當溶液由綠色變?yōu)闊o色，說明鎳離子已經(jīng)完全沉淀；
故答案為：上層清液呈無色；
（5）向含有NiSO₄溶液中加碳酸鈉，得到NiCO₃沉淀，過濾、洗滌，向沉淀中加硫酸溶解，得到NiSO₄溶液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等操作得NiSO₄•6H₂O晶體，則從溶液中提取硫酸鎳的步驟為：
①過濾，并用蒸餾水洗凈沉淀；
②向沉淀中加6 mol•L^-1的H₂SO₄溶液，直至恰好完全溶解；
③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾得NiSO₄•6H₂O晶體；
④用少量乙醇洗滌NiSO₄•6H₂O晶體并晾干．
故答案為：過濾，并用蒸餾水洗凈沉淀；向沉淀中加6 mol•L^-1的H₂SO₄溶液，直至恰好完全溶解．

點評 本題考查物質(zhì)的分離提純的實驗方案的設計，為高考常見題型，側(cè)重于學生的分析能力和實驗能力的考查，題目難度較大，明確實驗的目的和原理是解答該題的關鍵，注意把握基本實驗操作．