Question

10．鈰、鉻、鈦、鎳雖不是中學階段常見的金屬元素，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用．CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，CeO₂在該反應中作氧化劑．
（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．完成并配平下列離子方程式：
1Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O
（3）鈦（Ti）被譽為“二十一世紀的金屬”，工業(yè)上在550℃時用鈉與四氯化鈦反應可制得鈦，該反應的化學方程式是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FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺．
②對濾液Ⅱ先加H₂O₂再調pH，調pH的目的是除去Fe³⁺．
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增大NiSO₄的濃度，利于蒸發(fā)結晶（或富集NiSO₄）．
④為測定NiSO₄•xH₂O晶體中x的值，稱取26.3g晶體加熱至完全失去結晶水，剩余固體15.5g，列式計算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，在H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，因此發(fā)生還原反應，CeO₂在該反應中作氧化劑；
（2）自然界中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，根據(jù)得失電子相等，Cr₂O₇^2-與SO₃^2-的物質的量之比是1：3；結合原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
（3）工業(yè)上在550℃時用鈉與四氯化鈦反應可制得鈦，四氯化鈦被鈉還原為鈦，依據(jù)原子守恒書寫；
（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，過濾后濾液Ⅰ中含Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺，加入FeS通過沉淀轉化生成硫化銅、硫化鋅，除去Cu²⁺、Zn²⁺雜質，過濾得到濾液Ⅱ，濾液Ⅱ加H₂O₂是將Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后調pH沉淀Fe³⁺，過濾后得到濾液Ⅲ，溶質的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃，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，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到產(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，在H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，因此發(fā)生還原反應，CeO₂在該反應中作氧化劑，
故答案為：氧化；
（2）自然界中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，根據(jù)得失電子相等，Cr₂O₇^2-與SO₃^2-的物質的量之比是1：3；反應的離子方程式：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℃時用鈉與四氯化鈦反應可制得鈦，四氯化鈦被鈉還原為鈦，反應的化學方程式為：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，過濾后濾液Ⅰ中含Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺，加入FeS通過沉淀轉化生成硫化銅、硫化鋅，除去Cu²⁺、Zn²⁺雜質，過濾得到濾液Ⅱ，濾液Ⅱ加H₂O₂是將Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后調pH沉淀Fe³⁺，過濾后得到濾液Ⅲ，溶質的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃，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，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶得到產(chǎn)品．
①FeS除去Cu²⁺的反應是沉淀的轉化，反應的離子方程式為：FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺，
故答案為：FeS+Cu²⁺=CuS+Fe²⁺；
②對濾液Ⅱ加H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后調pH使Fe³⁺完全沉淀，
故答案為：除去Fe³⁺；
③NiSO₄與Na₂CO₃反應生成NiCO₃沉淀，然后過濾，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(fā)結晶，
故答案為：增大NiSO₄的濃度，利于蒸發(fā)結晶（或富集NiSO₄）；
④測定NiSO₄•xH₂O晶體中x的值，稱取26.3g晶體加熱至完全失去結晶水，剩余固體15.5g，失去水的質量=26.3g-15.5g=10.8g，NiSO₄的質量為15.5g，計算物質的量得到1：x=$\frac{15.5g}{155g/mol}$：$\frac{10.8g}{18g/mol}$，解得x=6，
故答案為：6．

點評 本題考查了金屬及其化合物性質及物質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的離子方程式書寫方法和產(chǎn)物判斷，注意掌握常見金屬及其化合物性質，掌握基礎是關鍵．