某化学研究性学习小组通过查阅资料,设计了如图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4?7H2O.已知某

作者&投稿:戎非 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
某化学研究性学习小组通过查阅资料,设计了如图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4?7H2O.已知某~

(1)操作a是过滤得到固体和滤液,c是蒸发浓缩得到晶体过滤得到NiSO4?7H2O;,操作a、c中需使用的仪器除铁架台(带铁圈)、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为过滤装置中的漏斗和蒸发浓缩溶液需要的蒸发皿,故答案为:漏斗、蒸发皿;(2)“碱浸”过程中是为了除去铝及其氧化物,铝是两性元素和强碱反应,氧化铝是两性氧化物和强碱反应,镍单质和铁及其氧化物不和碱反应达到除去铝元素的目的;反应的两种方程式为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O,故答案为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O;(3))“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁单质及其氧化物,依据制备 目的是得到NiSO4?7H2O,加入的酸不能引入新的杂质,所以需要加入硫酸进行酸浸;镍、铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸镍溶液,故答案为:H2SO4;Ni2+、Fe2+;(4)依据图表中沉淀需要的溶液PH,加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子后,调节溶液PH使铁离子全部沉淀,镍离子不沉淀得到较纯净的硫酸镍溶液,pH应在3.2-9.2间,故答案为:3.2-9.2;(5)硫酸镍溶液需要蒸发浓缩结晶析出,为防止镍离子水解生成氢氧化镍沉淀,需要控制溶液pH在酸性条件下,故答案为:防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解;(6)产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeSO4?7H2O),说明在加入过氧化氢氧化剂氧化亚铁离子时未把亚铁离子全部氧化,氢氧化亚铁沉淀的pH大于镍离子沉淀的pH,保温目的是把亚铁离子完全氧化,故答案为:H2O2的用量不足(或H2O2失效)、保温时间不足导致Fe2+未被完全氧化造成的.

(1)熔融固体物质需要再坩埚内加热,加热熔融物含有碱性KOH应用铁坩埚,加热需要用酒精灯;故选:CD;(2)反应I为K2MnO4与CO2反应,由工艺流程转化关系可知生成MnO2、KMnO4、K2CO3,根据化合价升降配平反应方程式为:3K2MnO4+2CO2=MnO2+2KMnO4+2K2CO3,产物与还原产物的物质的量之比为2:1,;从流程图可以看出,需要加入的物质有MnO2、KOH、KClO3、CO2(水可不考虑),反应中又生成MnO2,故MnO2是可以循环利用的物质;故答案为:2:1; MnO2;(3)反应II为电解K2MnO4溶液,由工艺流程转化关系可知,有生成KMnO4、KOH生成,阴极发生还原反应,水在阴极放电,生成KOH与H2,电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑(或2H++2e-=H2↑),故答案为:2H2O+2e-=2OH-+H2↑(或2H++2e-=H2↑);(4)由溶液中获得晶体,需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等,故答案为:冷却结晶;(5)①n(H2C2O4)=0.1L×1.5mol?L-1=0.15mol,所以n(H2C2O4?2H2O)=n(H2C2O4)=0.15mol,m(H2C2O4?2H2O)=0.15mol×126g/mol=18.9g,故答案为:18.9;②由滴定时消耗草酸溶液的体积,计算消耗的草酸的物质的量,根据方程式计算n(KMnO4),进而计算m(KMnO4)与纯度,所以该实验中除草酸晶体的质量外,还需要采集的数据是KMnO4粗品的质量和滴定时消耗草酸溶液的体积,故答案为:滴定时消耗草酸溶液的体积、KMnO4粗品的质量.

(1)操作a是过滤得到固体和滤液,c是蒸发浓缩得到晶体过滤得到NiSO4?7H2O;,操作a、c中需使用的仪器除铁架台(带铁圈)、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为过滤装置中的漏斗和蒸发浓缩溶液需要的蒸发皿,
故答案为:漏斗、蒸发皿;
(2)“碱浸”过程中是为了除去铝及其氧化物,铝是两性元素和强碱反应,氧化铝是两性氧化物和强碱反应,镍单质和铁及其氧化物不和碱反应达到除去铝元素的目的;反应的两种方程式为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O,
故答案为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O;
(3))“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁单质及其氧化物,依据制备 目的是得到NiSO4?7H2O,加入的酸不能引入新的杂质,所以需要加入硫酸进行酸浸;镍、铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸镍溶液,故答案为:H2SO4;Ni2+、Fe2+
(4)依据图表中沉淀需要的溶液PH,加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子后,调节溶液PH使铁离子全部沉淀,镍离子不沉淀得到较纯净的硫酸镍溶液,pH应在3.2-7.1间,
故答案为:3.2-7.1;
(5)硫酸镍溶液需要蒸发浓缩结晶析出,为防止镍离子水解生成氢氧化镍沉淀,需要控制溶液pH在酸性条件下;
故答案为:防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解;
(6)产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeSO4?7H2O),说明在加入过氧化氢氧化剂氧化亚铁离子时未把亚铁离子全部氧化,氢氧化亚铁沉淀的pH大于镍离子沉淀的pH,保温目的是把亚铁离子完全氧化,
故答案为:H2O2的用量不足(或H2O2失效)、保温时间不足导致Fe2+未被完全氧化造成的.


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