Question

12．鎳是有機(jī)合成的重要催化劑．某化工廠有含鎳催化劑廢品（主要成分是鎳，雜質(zhì)是鐵、鋁單質(zhì)及其化合物，少量難溶性雜質(zhì)）．某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如圖流程利用含鎳催化劑廢品制備硫酸鎳晶體：

幾種難溶堿開始沉淀和完全沉淀的pH：

沉淀物	開始沉淀	完全沉淀
Al（OH）3	3.8	5.2
Fe（OH）3	2.7	3.2
Fe（OH）2	7.6	9.7
Ni（OH）2	7.1	9.2

回答下列問(wèn)題：
（1）溶液①中含金屬元素的離子是AlO₂^-．
（2）用離子方程式表示加入雙氧水的目的2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
雙氧水可以用下列物質(zhì)替代的是A．
A．氧氣        B．漂白液        C．氯氣        D．硝酸
（3）操作b調(diào)節(jié)溶液pH范圍為3.2≤pH＜7.1．
（4）操作a和c需要共同的玻璃儀器是玻璃棒．
上述流程中，防止?jié)饪s結(jié)晶過(guò)程中Ni²⁺水解的措施是保持溶液呈酸性．
（5）如果加入雙氧水量不足或“保溫時(shí)間較短”，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是產(chǎn)品中混有綠礬．操作c的名稱：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶．

Answer 1

分析 流程分析，某化工廠有含鎳催化劑廢品（主要成分是鎳，雜質(zhì)是鐵、鋁單質(zhì)及其化合物，少量難溶性雜質(zhì)），堿浸過(guò)濾得到固體加入酸浸過(guò)濾加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀，鎳離子不沉淀，過(guò)濾后調(diào)節(jié)溶液PH2-3防止鎳離子水解，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到NiSO₄•7H₂O晶體，
（1）根據(jù)廢料成分知，堿和鋁、氧化鋁反應(yīng)，溶液中含有偏鋁酸根離子；
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)表知，應(yīng)將亞鐵離子轉(zhuǎn)化成鐵離子除去，加入雙氧水氧化亞鐵離子生成鐵離子，不引入新雜質(zhì)．用漂白液（主要成分次氯酸鈉）、氯氣、硝酸替代雙氧水會(huì)引入新雜質(zhì)，所以用氧氣替代雙氧水；
（3）調(diào)節(jié)溶液pH使Fe³⁺完全沉淀，使Ni²⁺不沉淀；
（4）過(guò)濾、蒸發(fā)都需要用玻璃儀器：玻璃棒，氫氧化鎳難溶于水，在結(jié)晶過(guò)程中，硫酸鎳可能水解，保持溶液較強(qiáng)酸性，抑制鎳離子水解；
（5）如果加入雙氧水不足，或反應(yīng)時(shí)間較短，亞鐵離子不能完全轉(zhuǎn)化成鐵離子，產(chǎn)品中會(huì)混有硫酸亞鐵晶體；從硫酸鎳溶液里得到晶體，可采取冷卻結(jié)晶的方法．

解答 解：流程分析，某化工廠有含鎳催化劑廢品（主要成分是鎳，雜質(zhì)是鐵、鋁單質(zhì)及其化合物，少量難溶性雜質(zhì)），堿浸過(guò)濾得到固體加入酸浸過(guò)濾加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀，鎳離子不沉淀，過(guò)濾后調(diào)節(jié)溶液PH2-3防止鎳離子水解，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到NiSO₄•7H₂O晶體，
（1）堿和鋁、氧化鋁均能反應(yīng)，溶液中含有的含有金屬的離子是偏鋁酸根離子，
故答案為：AlO₂^-；
（2）亞鐵離子具有還原性，雙氧水具有氧化性，加入雙氧水是為了氧化亞鐵離子成為鐵離子，離子反應(yīng)方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，漂白液（主要成分次氯酸鈉）、氯氣、硝酸替代雙氧水會(huì)引入新雜質(zhì)，故此替代試劑為氧氣，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；A；
（3）由表格可知，氫氧化鐵的沉淀范圍為，2.7-3.2，鎳離子的沉淀范圍是7.1-9.2，為了除去鐵離子，但不沉淀鎳離子，需要調(diào)節(jié)pH范圍為：3.2≤pH＜7.1，
故答案為：3.2≤pH＜7.1；
（4）操作a是過(guò)濾得到固體和濾液，c是蒸發(fā)濃縮得到晶體過(guò)濾得到NiSO₄•7H₂O，操作a、c中均需使用的儀器為玻璃棒；
鎳離子水解呈酸性，溶液始終保持酸性可以抑制其水解，
故答案為：玻璃棒；保持溶液呈酸性；
（5）如果加入雙氧水不足，或反應(yīng)時(shí)間較短，亞鐵離子不能完全被氧化成鐵離子，產(chǎn)品中混有綠礬；
根據(jù)分析可知操作c的名稱是：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，
故答案為：產(chǎn)品中混有綠礬；蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備方案的設(shè)計(jì)，涉及離子反應(yīng)方程式書寫、鹽的水解原理、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法等知識(shí)，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，根據(jù)流程名稱實(shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>