Question

【題目】NiSO4·6H2O是一種綠色易溶于水的晶體，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是為了生成難溶于酸的硫化物沉淀而除去Cu2＋、Zn2＋等雜質，則除去Cu2＋的離子方程式為___________________________________。

（2）對濾液Ⅱ的操作，請回答：

①往濾液Ⅱ中加入H2O2的離子方程式為________________________________。

②調濾液ⅡpH的目的是除去Fe3＋，其原理是Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，已知25 ℃時Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，則該溫度下上述反應的平衡常數K＝________________。

③檢驗Fe3＋是否除盡的操作和現象是__________________________________________。

（3）濾液Ⅲ中溶質的主要成分是NiSO4，加Na2CO3過濾后得到NiCO3固體，再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO4，這兩步操作的目的是___________________。

（4）得到的NiSO4溶液經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾等一系列操作可得到NiSO4·6H2O，請回答：

①在進行蒸發濃縮操作時，加熱到___________________________(描述實驗現象)時，則停止加熱。

②為了提高產率，過濾后得到的母液要循環使用，則應該回流到流程中的________位置(選填a、b、c、d)。

③如果得到產品的純度不夠，則應該進行________(填操作名稱)。

Answer 1

【答案】FeS＋Cu2＋=CuS＋Fe2＋2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O3.6×10－4用試管取少量濾液Ⅲ，滴加幾滴KSCN溶液，若無顏色變化，則Fe3＋已除凈增大NiSO4的濃度，以利于蒸發濃縮溶液表面形成晶體薄膜(或者有少量晶體析出)d重結晶

【解析】

廢渣(除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe等元素的化合物雜質)，在硫酸溶解后過濾后除去不溶性物質，濾液Ⅰ含有二價鐵離子、鎳離子、鋅離子等，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，調節溶液pH使三價鐵轉化為氫氧化物沉淀而除去。濾液Ⅲ含有可溶性硫酸鹽，主要為NiSO4，向其中加入碳酸鈉沉淀二價鎳，過濾、洗滌，然后與硫酸反應后經一系列操作得到NiSO4晶體。

(1)FeS除去Cu2+的反應是沉淀的轉化，即FeS+Cu2+=CuS+Fe2+；故答案為：FeS+Cu2+=CuS+Fe2+；

(2)①對濾液Ⅱ加H2O2的目的是將Fe2+氧化Fe3+，加入H2O2的離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2 H2O，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2 H2O；

②調濾液ⅡpH的目的是除去Fe3+，Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，依據水解平衡常數Kh== ×()3==≈3.6×10-4；故答案為：3.6×10-4；

③檢驗Fe3+是否除盡的操作和現象是用試管取少量濾液Ⅲ，滴加幾滴KSCN溶液，若無顏色變化，則Fe3+已除凈；故答案為：用試管取少量濾液Ⅲ，滴加幾滴KSCN溶液，若無顏色變化，則Fe3+已除凈；

(3)NiSO4與Na2CO3反應生成NiCO3沉淀，而后過濾，再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO4，這樣可提高NiSO4的濃度，有利于蒸發結晶；故答案為：增大NiSO4的濃度，利于蒸發結晶(或富集NiSO4)；

(4)①在進行蒸發濃縮操作時，當少量晶體析出時或溶液表面形成晶體薄膜，停止加熱；故答案為：溶液表面形成晶體薄膜或者有少量晶體析出；

②為了提高產率，過濾后得到的母液要循環使用，應該回流到流程中d中循環使用，故答案為：d；

③產品的純度不夠需要重新溶解、濃縮、結晶析出得到較純凈的晶體，實驗操作為重結晶；故答案為：重結晶。