Question

19．鈰、鉻、鈦、鎳雖不是中學階段常見的金屬元素，但在工業生產中有著重要作用．
（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．寫出過程中的離子方程式：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O．
（3）鈦（Ti）被譽為“二十一世紀的金屬”，工業上在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═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

已知K_sp（FeS）=6.3×10^-18；K_sp（CuS）=1.3×10^-36；K_sp（ZnS）=1.6×10^-24．
①向濾液Ⅰ中加入FeS是為了除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質，除去Zn²⁺的離子方程式為FeS+Zn²⁺=ZnS+Fe²⁺．
②對濾液Ⅱ先加H₂O₂再調pH，加H₂O₂的目的是氧化Fe²⁺，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，利于蒸發結晶（或富集NiSO₄）．

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，依據原子守恒書寫；
（4）電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素），過濾后在濾液中加入FeS，生成CuS、ZnS，可除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質，對濾液Ⅱ先加W，應為過氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，過濾后在濾液中加入碳酸鈉，可生成NiCO₃，過濾后加入硫酸可生成NiSO₄，經蒸發、濃縮、冷卻結晶可得到硫酸鎳晶體，以此解答，
①FeS除去Zn²⁺的反應是沉淀的轉化；
②對濾液Ⅱ加H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后調pH沉淀Fe³⁺；
③NiSO₄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，這樣可提高NiSO₄的濃度，有利于蒸發結晶；

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：Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O；
（3）工業上在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═Ti+4NaCl；
故答案為：4Na+TiCl₄═Ti+4NaCl；
（4）①FeS除去Zn²⁺的反應是沉淀的轉化，即FeS+Zn²⁺=ZnS+Fe²⁺，
故答案為：FeS+Zn²⁺=ZnS+Fe²⁺；
②對濾液Ⅱ加H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化Fe³⁺，然后調pH沉淀Fe³⁺；
故答案為：氧化Fe²⁺；除去Fe³⁺；
③NiSO₄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，這樣可提高NiSO₄的濃度，有利于蒸發結晶；
故答案為：增大NiSO₄的濃度，利于蒸發結晶（或富集NiSO₄）．

點評 本題考查了元素化合物性質的分析應用，主要是氧化還原反應的離子方程式書寫方法和產物判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．