Question

17．從鎳礦石尾礦中提取NiSO₄是解決我國鎳資源匱乏的一條重要途徑，已知該過程如圖：

表1：各物質(zhì)的K_sp數(shù)據(jù)如表：

物質(zhì)	MnS	NiS	PbS	CuS	Ni（OH）2
Ksp	2.5×10-13	1.1×10-21	8.0×10-28	6.3×10-36	2.0×10-15

表2：濾液A中各金屬離子的含量如表：

成分	Ni2+	Fe3+	Fe2+	Mn2+	Cu2+	Pb2+	…
含量（g/L）	3.80	4.80	x	0.20	0.15	＜0.001	…

根據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）步驟Ⅰ酸浸之前需將礦石粉碎，目的是增大接觸面積，提高浸取率
（2）若雜質(zhì)離子的濃度c≤1.0×10^-5mol/L即可認(rèn)定沉淀完全，則步驟中當(dāng)Pb²⁺恰好沉淀完全時，溶液中硫離子的濃度c（S^2-）=8.0×10^-23；此時Ni²⁺是否已開始沉淀否（填“是”或“否”）．
（3）常溫下進(jìn)行步驟Ⅲ的目的是為了除去鐵和錳元素，已知除鐵元素的離子反應(yīng)如下：
2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺
此時Mn²⁺的氧化產(chǎn)物為MnO₂，寫出除錳元素的離子方程式Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂+Cl^-+2H⁺．
（4）為測定濾液A中Fe²⁺離子的含量，每次移取20.00mL待測液，并用0.02mol/L的KMnO₄溶液滴定，若已知其他離子均不反應(yīng)，且三次滴定平均消耗KMnO₄溶液18.00mL，則x的值為5.04g/L（精確到小數(shù)點后兩位）．
（5）所得Ni（OH）₂是制造鎳鉻電池的重要原料，鎳鎘電池工作原理如下：
Cd+2NiO（OH）+2H₂O$?_{充電}^{放電}$2Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂
則隨著放電的進(jìn)行，正極區(qū)pH增大（填“增大”、“減小”或“不變”）；充電時陰極電極反應(yīng)式為Cd（OH）₂+2e^-=Cd+2OH^-．

Answer 1

分析 鎳礦石尾礦加硫酸溶解，過濾，濾液A中含有Cu²⁺、Ni²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Pb²⁺，加入硫化鈉，生成沉淀PbS、CuS，過濾，濾液B中含有Ni²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，再加次氯酸鈉，是為了除去鐵和錳元素，Mn²⁺的氧化產(chǎn)物為MnO₂ ，鐵離子、亞鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，過濾，濾液C中含有Ni²⁺的溶液，加入氫氧化鈉溶液產(chǎn)生過濾得到Ni（OH）₂，加硫酸得到NiSO₄，
（1）增大接觸面積會提高溶解速率；
（2）結(jié)合溶度積常數(shù)計算分析判斷；
（3）次氯酸根離子具有強氧化性，氧化Mn²⁺的氧化產(chǎn)物為MnO₂，本身被還原為氯離子；
（4）為測定濾液A中Fe²⁺離子的含量，每次移取20.00mL待測液，并用0.02mol/L的KMnO₄溶液滴定，若已知其他離子均不反應(yīng)，且三次滴定平均消耗KMnO₄溶液18.00mL，結(jié)合反應(yīng)的定量關(guān)系計算；
（5）根據(jù)鎳鎘電池的總反應(yīng)Cd+2NiOOH+2H₂O $?_{充電}^{放電}$Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂可知，放電時，Cd是還原劑，在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，NiOOH是氧化劑，在正極發(fā)生還原反應(yīng)，充電陰極是電鍍電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此書寫電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）步驟Ⅰ酸浸之前需將礦石粉碎，目的是增大接觸面積，提高浸取率，
故答案為：增大接觸面積，提高浸取率；
（2）若雜質(zhì)離子的濃度c≤1.0×10^-5mol/L即可認(rèn)定沉淀完全，則步驟中當(dāng)Pb²⁺恰好沉淀完全時，溶液中硫離子的濃度c（S^2-）=$\frac{Ksp（PbS）}{c（P^{2+}）}$=$\frac{8.0×1{0}^{-28}}{1.0×1{0}^{-5}}$=8.0×10^-23，c（Ni²⁺）=$\frac{Ksp}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{1.1×1{0}^{-21}}{8.0×1{0}^{-23}}$=13.75＞＞1.0×10^-5mol/L，此時Ni²⁺是未開始沉淀，
故答案為：8.0×10^-23；否；
（3）次氯酸根離子具有強氧化性，氧化Mn²⁺的氧化產(chǎn)物為MnO₂，本身被還原為氯離子，反應(yīng)的離子方程式為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂+Cl^-+2H⁺，
故答案為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂+Cl^-+2H⁺；
（4）為測定濾液A中Fe²⁺離子的含量，每次移取20.00mL待測液，并用0.02mol/L的KMnO₄溶液滴定，若已知其他離子均不反應(yīng)，且三次滴定平均消耗KMnO₄溶液18.00mL，反應(yīng)的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
                                                 5           1
                                                n            0.02mol/L×0.0180L
n=1.8×10^-3mol，
則x的值=$\frac{1.8×1{0}^{-3}mol×56g/mol}{0.020L}$=5.04g/L，
故答案為：5.04g/L；
（5）根據(jù)鎳鎘電池的總反應(yīng)Cd+2NiOOH+2H₂O $?_{充電}^{放電}$Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂可知，放電時，Cd是還原劑，在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，NiOOH是氧化劑，在正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NiOOH+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-，正極區(qū)pH增大，充電時陰極是電鍍電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cd（OH）₂+2e^-=Cd+2OH^-，
故答案為：增大；Cd（OH）₂+2e^-=Cd+2OH^-．

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純的過程分析判斷、溶度積常數(shù)計算、氧化還原反應(yīng)離子方程式書寫和定量計算、原電池和電解池原理等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．