Question

鈰、鉻、鈷、鎳雖不是中學階段常見的金屬元素，但在工業(yè)生產中有著重要作用．
（1）二氧化鈰（CeO₂）在平板電視顯示屏中有重要應用．CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，該反應中的氧化產物是（填化學式）

 

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（2）自然界Cr主要以+3價和+6價存在．+6價的Cr能引起細胞的突變，可以用亞硫酸鈉將其還原為+3價的鉻．寫出過程中的離子方程式

 

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（3）鈦（Ti）被譽為“二十一世紀的金屬”，其化合物TiCl4在軍事上可作煙幕彈，由金紅石（TiO₂）與碳粉和氯氣在1100K的高溫下反應制得．同時還產生含有一個σ鍵和兩個π鍵的分子，該反應的化學方程式是

 

（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向濾液Ⅰ中加入FeS是為了除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質，除去Cu²⁺的離子方程式為

 

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②對濾液Ⅱ先加W，再測pH，W最適宜的試劑是

 

，調pH的目的是

 

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③濾液Ⅲ溶質的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃過濾后，再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，這兩步操作的目的是

 

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Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，被還原，則H₂O₂被氧化生成氧氣；
（2）用亞硫酸鈉將其還原為+3價的鉻，說明發(fā)生氧化還原反應，亞硫酸鈉被氧化；
（3）金紅石（TiO₂）與碳粉和氯氣在1100K的高溫下反應生成TiCl₄和CO；
（4）電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素），過濾后在濾液中加入FeS，生成CuS、ZnS，可除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質，對濾液Ⅱ先加W，應為過氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，過濾后在濾液中加入碳酸鈉，可生成NiCO₃，過濾后加入硫酸可生成NiSO₄，經蒸發(fā)、濃縮、冷卻結晶可得到硫酸鎳晶體，以此解答．

解答： 解：（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，被還原，則H₂O₂被氧化生成氧氣，故答案為：O₂；
（2）用亞硫酸鈉將其還原為+3價的鉻，說明發(fā)生氧化還原反應，亞硫酸鈉被氧化，反應的離子方程式為Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂0，
故答案為：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂0；
（3）金紅石（TiO₂）與碳粉和氯氣在1100K的高溫下反應生成TiCl₄和CO，反應的方程式為TiO₂+2C+2Cl₂

11OOK  .

TiCl₄+2CO，
故答案為：TiO₂+2C+2Cl₂

11OOK  .

TiCl₄+2CO；
（4）電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素），過濾后在濾液中加入FeS，生成CuS、ZnS，可除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質，對濾液Ⅱ先加W，應為過氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，過濾后在濾液中加入碳酸鈉，可生成NiCO₃，過濾后加入硫酸可生成NiSO₄，經蒸發(fā)、濃縮、冷卻結晶可得到硫酸鎳晶體，
①向濾液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等雜質，說明CuS的溶解度更小，反應的離子方程式為FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq），
故答案為：FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）；
②對濾液Ⅱ先加W，應為過氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，故答案為：H₂O₂；除去Fe²⁺；
③濾液Ⅲ溶質的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸鈉過濾后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄，可增大成NiSO₄濃度，有利于蒸發(fā)結晶，
故答案為：增大NiSO₄濃度，有利于蒸發(fā)結晶．

點評：本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應、鹽類的水解、物質的分離提純以及原電池知識，為高頻考點，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，為高頻考點和常見題型，題目難度中等，注意把握基礎知識的積累．