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：
1Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+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，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，列式計(jì)算x的值等于6．

Answer 1

分析 （1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，CeO₂中的Ce是+4價(jià)，在H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，因此發(fā)生還原反應(yīng)，CeO₂在該反應(yīng)中作氧化劑；
（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；結(jié)合原子守恒和電荷守恒配平書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（3）工業(yè)上在550℃時(shí)用鈉與四氯化鈦反應(yīng)可制得鈦，四氯化鈦被鈉還原為鈦，依據(jù)原子守恒書(shū)寫(xiě)；
（4）電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素），加入稀硫酸，廢渣部分溶解，過(guò)濾后濾液Ⅰ中含Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺，加入FeS通過(guò)沉淀轉(zhuǎn)化生成硫化銅、硫化鋅，除去Cu²⁺、Zn²⁺雜質(zhì)，過(guò)濾得到濾液Ⅱ，濾液Ⅱ加H₂O₂是將Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后調(diào)pH沉淀Fe³⁺，過(guò)濾后得到濾液Ⅲ，溶質(zhì)的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃，NiSO₄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，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到產(chǎn)品，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，CeO₂中的Ce是+4價(jià)，在H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，因此發(fā)生還原反應(yīng)，CeO₂在該反應(yīng)中作氧化劑，
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）工業(yè)上在550℃時(shí)用鈉與四氯化鈦反應(yīng)可制得鈦，四氯化鈦被鈉還原為鈦，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Na+TiCl₄$\frac{\underline{\;550℃\;}}{\;}$Ti+4NaCl，
故答案為：4Na+TiCl₄$\frac{\underline{\;550℃\;}}{\;}$Ti+4NaCl；
（4）電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素），加入稀硫酸，廢渣部分溶解，過(guò)濾后濾液Ⅰ中含Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺，加入FeS通過(guò)沉淀轉(zhuǎn)化生成硫化銅、硫化鋅，除去Cu²⁺、Zn²⁺雜質(zhì)，過(guò)濾得到濾液Ⅱ，濾液Ⅱ加H₂O₂是將Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后調(diào)pH沉淀Fe³⁺，過(guò)濾后得到濾液Ⅲ，溶質(zhì)的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃，NiSO₄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，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到產(chǎn)品．
①FeS除去Cu²⁺的反應(yīng)是沉淀的轉(zhuǎn)化，反應(yīng)的離子方程式為：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）；
④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，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) 本題考查了金屬及其化合物性質(zhì)及物質(zhì)的分離和提純的方法，題目難度中等，主要考查氧化還原反應(yīng)的離子方程式書(shū)寫(xiě)方法和產(chǎn)物判斷，注意掌握常見(jiàn)金屬及其化合物性質(zhì)，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵．