【題目】人造金剛石酸洗廢液中含有大量的Ni2+、Mn2+、Co2+等離子.某廠技術(shù)人員設(shè)計了如下方案,使上述離子的濃度降低到排放標(biāo)準(zhǔn),且得到了純度較高的鎳粉. Ⅰ.廢液組成:

金屬元素

Ni

Mn

Co

Fe

Cu

Zn

濃度(gL1

45

15

7.5

≤0.1

≤0.05

≤0.05

Ⅱ.處理方案:
(1)步驟1:調(diào)節(jié)pH:向強(qiáng)酸性溶液中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH到2. 此步驟中工業(yè)上不直接使用飽和Na2CO3溶液來調(diào)節(jié)溶液的pH的原因可能是
(2)步驟2:除去Mn2+、Co2+離子:在攪拌下加入適量飽和Na2CO3溶液和NaClO溶液并控制pH≤3.5,過濾. ①Mn2+反應(yīng)生成MnO2同時放出CO2 , 寫出此反應(yīng)的離子方程式:
②Co2+反應(yīng)生成Co(OH)3沉淀同時放出CO2 , 寫出此反應(yīng)的離子方程式:;
Ni2+可反應(yīng)生成Ni(OH)3沉淀,Co2+可使Ni(OH)3轉(zhuǎn)化為Co(OH)3沉淀,寫出Ni(OH)3轉(zhuǎn)化為Co(OH)3的離子方程式:
③此步驟中必須控制好NaClO溶液的用量,其原因可能是
(3)步驟3:回收鎳 以鉛片為陽極,鎳鉻鈦不銹鋼片為陰極,電解步驟2中所得濾液,在陰極得到鎳
粉.電解過程中電流效率與pH的關(guān)系如圖所示,分析圖表,回答下列問題:
①pH較低時,電流效率低的原因可能是:
②電解的最佳pH范圍是:(填序號).
A.3.0~3.5 B.3.5~4.0
C.4.0~4.5 D.4.5~5.0.

【答案】
(1)產(chǎn)生大量的CO2不利于工業(yè)生產(chǎn)
(2)Mn2++ClO+CO32=MnO2↓+Cl+CO2↑;2Co2++ClO+2CO32+3H2O=2Co(OH)3↓+Cl+2CO2↑;Co2++Ni(OH)3=Co(OH)3↓+Ni2+;Mn2+ , Co2+沉淀完全而Ni2+不被沉淀
(3)產(chǎn)生大量氫氣;C
【解析】解:步驟1:飽和Na2CO3溶液能與酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w,產(chǎn)生大量的CO2不利于工業(yè)生產(chǎn),所以答案是:產(chǎn)生大量的CO2不利于工業(yè)生產(chǎn); 步驟2:①Mn2+被ClO氧化成+4價的Mn,以MnO2的形式被除去,ClO被還原成Cl , 同時放出CO2 , 離子方程式為:Mn2++ClO+CO32=MnO2↓+Cl+CO2↑,
所以答案是:Mn2++ClO+CO32=MnO2↓+Cl+CO2↑;②Co2+被ClO氧化成+3價的Co,以Co(OH)3的形式被除去,ClO被還原成Cl , 同時放出CO2 , 離子方程式為:2Co2++ClO+2CO32+3H2O=2 Co(OH)3↓+Cl+2CO2↑,Ni2+可反應(yīng)生成Ni(OH)3沉淀,Co2+可使Ni(OH)3轉(zhuǎn)化為Co(OH)3沉淀,離子方程式為:Co2++Ni(OH)3=Co(OH)3↓+Ni2+ , 所以答案是:2Co2++ClO+2CO32+3H2O=2 Co(OH)3↓+Cl+2CO2↑;Co2++Ni(OH)3=Co(OH)3↓+Ni2+;③Ni(Ⅲ)和Co(Ⅲ)都有很強(qiáng)的氧化性,但Ni(Ⅲ)非常不穩(wěn)定,氧化性比Co(Ⅲ)化合物的氧化性強(qiáng),因此只要ClO適量,即使Ni2+被氧化生成了三價鎳的化合物,也會被未參加反應(yīng)的Co2+、Mn2+還原為Ni2+ , 因此防止Ni2+被沉淀的方法就是控制ClO的用量,所以答案是:Mn2+ , Co2+沉淀完全而Ni2+不被沉淀;步驟3:從圖中曲線變化趨勢可以看出,當(dāng)溶液酸性較大時,電解效率很低,隨著pH的增大,電解效率增大,但是當(dāng)pH>4.5后,電解率與溶液pH變化不明顯.因此此處要重點分析pH較小時電解效率不高,以及pH較大時電解效率也不高的原因.由于H+、Ni2+都能在電極的陰極放電,所以當(dāng)pH較小,也即[H+]較大時,將產(chǎn)生大量的氫氣,造成電解效率較低.當(dāng)pH較大時,由于Ni2+生成了難溶物,溶液中[Ni2+]減小,也造成電解效率低.因此,從圖中可以看出來,最佳的pH范圍大約為4.0~4.5.
所以答案是:①產(chǎn)生大量氫氣;②C.

練習(xí)冊系列答案
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C.羥氨芐青霉素既能與鹽酸反應(yīng),又能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)
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【題目】氮可以形成多種化合物,如NH3、N2H4、HCN、NH4NO3等.
(1)已知:N2(g)+2H2(g)=N2H4(l)△H=+50.6kJmol12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣571.6kJmol1
則①N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=kJmol1
②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) 不能自發(fā)進(jìn)行的原因是
③用次氯酸鈉氧化氨,可以得到N2H4的稀溶液,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是
(2)采礦廢液中的CN 可用H2O2處理.已知:H2SO4=H++HSO4 HSO4H++SO42用鉑電極電解硫酸氫鉀溶液,在陽極上生成S2O82 , S2O82水解可以得到H2O2 . 寫出陽極上的電極反應(yīng)式
(3)氧化鎂處理含NH4+的廢水會發(fā)生如下反應(yīng): MgO+H2OMg(OH)2 Mg(OH)2+2NH4+Mg2++2NH3H2O.
①溫度對氮處理率的影響如圖所示.在25℃前,升高
溫度氮去除率增大的原因是
②剩余的氧化鎂,不會對廢水形成二次污染,理由是
(4)滴定法測廢水中的氨氮含量(氨氮以游離氨或銨鹽形式存在于水中)步驟如下: ①取10mL廢水水樣于蒸餾燒瓶中,再加蒸餾水至總體積為175mL
②先將水樣調(diào)至中性,再加入氧化鎂使水樣呈微堿性,加熱
③用25mL硼酸吸收蒸餾出的氨[2NH3+4H3BO3=(NH42B4O7+5H2O]
④將吸收液移至錐形瓶中,加入2滴指示劑,用c molL1的硫酸滴定至終點[(NH42B4O7+H2SO4+5H2O=(NH42SO4+4H3BO3],記錄消耗的體積V mL.
則水樣中氮的含量是mgL1(用含c、V的表達(dá)式表示).(請寫出計算過程)

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【題目】工業(yè)生產(chǎn)無鐵硫酸鋁,以硫酸浸取鋁土礦得含鐵(Fe2+和Fe3+)的硫酸鋁溶液,加熱到一定溫度,攪拌,加入一定量高錳酸鉀溶液和硫酸錳溶液,在溶液中生成活性二氧化錳,調(diào)節(jié)溶液的pH,反應(yīng)一段時間,F(xiàn)e(OH) 3和二氧化錳發(fā)生吸附共沉作用,最終得到無鐵硫酸鋁晶體.
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(2)寫出高錳酸鉀溶液和硫酸錳溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式 . 實驗證明,n(MnO2)/n(Fe)控制在4:1時,除鐵效果較好.若溶液中亞鐵離子和鐵離子濃度均為0.03mol/L,為達(dá)到較好的除鐵效果,每1L溶液應(yīng)加入高錳酸鉀的物質(zhì)的量為
(3)調(diào)節(jié)pH的作用是
(4)操作1的名稱為 , 操作2的名稱為

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②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) 不能自發(fā)進(jìn)行的原因是
③用次氯酸鈉氧化氨,可以得到N2H4的稀溶液,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是
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①溫度對氮處理率的影響如圖所示.在25℃前,升高
溫度氮去除率增大的原因是
②剩余的氧化鎂,不會對廢水形成二次污染,理由是
(4)滴定法測廢水中的氨氮含量(氨氮以游離氨或銨鹽形式存在于水中)步驟如下: ①取10mL廢水水樣于蒸餾燒瓶中,再加蒸餾水至總體積為175mL
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④將吸收液移至錐形瓶中,加入2滴指示劑,用c molL1的硫酸滴定至終點[(NH42B4O7+H2SO4+5H2O=(NH42SO4+4H3BO3],記錄消耗的體積V mL.
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