Question

11．黃銅灰渣（含有Cu、Zn、Ni、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe₂O₃等）可用于制取金屬銅、鋅鹽和硫酸鎳銨，其生產工藝如下：

回答下列問題：
（1）浸取時，Fe₂O₃與稀硫酸反應的離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，加入Zn粉，主要被還原的陽離子有H⁺、Fe³⁺，Cu²⁺
（2）加入濃硫酸二次浸取可能產生的有毒氣體是SO₂凈化的方法是用氨水吸收
（3）除鐵時，需要加入雙氧水，發生反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，再調節溶液時的pH使鐵以Fe（OH）₃（填化學式）的形式被除去
（4）電解時，陰極的電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu回收利用電解后溶液中硫酸的方法是加入ZnO反應掉酸后與過濾2的濾液合并制備ZnSO₄•7H₂O
（5）硫酸鎳銨[（NH₄）_xNi_y（SO₄）_m•nH₂O]是常用的化學分析試劑，某同學為測定硫酸鎳銨的組成，進行如下實驗①準確稱取1.9750g　樣品，配制成100.00mL　溶液A；②準確量取25.00mL　溶液A，用0.04000mol•L^-1的EDTA（Na₂H₂Y）標準溶液滴定其中的Ni²⁺（離子方程式為Ni²⁺+H₂Y₂^-=NiY^2-+2H⁺），消耗EDTA　標準溶液31.25mL；③另取25.00mL溶液A，加足量的NaOH　溶液并充分加熱，生成NH₃　56.00mL（標準狀況）．
①硫酸鎳銨的化學式為（NH₄）₂Ni（SO₄）₂•6H₂O
②若測定管在使用前未有EDTA標準溶液刷洗，則測得的N²⁺含量將偏高（填“偏高”“偏低”或“不變”）

Answer 1

分析 黃銅灰中加入稀硫酸，稀硫酸可Zn、CuO、ZnO、FeO、Fe₂O₃反應，濾渣1為銅和少量的SiO₂，濾液1主要含有Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺，加入鋅粉，鋅粉可與Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺反應生成銅和鐵單質，濾渣2主要為銅和鐵單質和過量的鋅，焙燒便于除去銅塊內部包裹的鋅等雜質，濃硫酸與銅反應生成硫酸銅和二氧化硫，二氧化硫可用氨水吸收；電解硫酸銅溶液可得到銅單質，鋅離子在溶液不放電，加入ZnO中和后與濾液2合并制備ZnSO₄•7H₂O，
（1）浸取時，Fe₂O₃與稀硫酸反應生成硫酸鐵和水，加入鋅粉還原鐵離子和銅離子；
（2）濃硫酸被還原生成有毒氣體二氧化硫，利用二氧化硫是酸性氧化物可以用氨水吸收；
（3）過氧化氫在酸溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子，調節溶液PH使鐵離子全部沉淀除去；
（4）電解時溶液中銅離子在陰極得到電子生成銅，回收利用電解后溶液中硫酸的方法加入ZnO反應掉酸后與過濾2的濾液合并制備硫酸鋅晶體，充分利用原料；
（5）①根據反應和滴定數據計算出鎳離子的物質的量；根據氨氣的體積計算出氨氣的物質的量；根據正負電荷相等求算出硫酸根的物質的量，再利用質量計算出水的物質的量，最后求出硫酸鎳銨的化學式．
②滴定管沒有潤洗，導致標準液濃度減小，測定結果會偏高．

解答 解：黃銅灰中加入稀硫酸，稀硫酸可Zn、CuO、ZnO、FeO、Fe₂O₃反應，濾渣1為銅和少量的SiO₂，濾液1主要含有Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺，加入鋅粉，鋅粉可與Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺反應生成銅和鐵單質，濾渣2主要為銅和鐵單質和過量的鋅，焙燒便于除去銅塊內部包裹的鋅等雜質，濃硫酸與銅反應生成硫酸銅和二氧化硫，二氧化硫可用氨水吸收；電解硫酸銅溶液可得到銅單質，鋅離子在溶液不放電，加入ZnO中和后與濾液2合并制備ZnSO₄•7H₂O，
（1）浸取時，Fe₂O₃與稀硫酸反應生成硫酸鐵和水，反應的離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，加入鋅粉還原溶液中鐵離子和銅離子，
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，Fe³⁺，Cu²⁺；
（2）濃硫酸被還原生成有毒氣體二氧化硫，凈化方法是利用二氧化硫是酸性氧化物可以用氨水吸收；
故答案為：SO₂，用氨水吸收；
（3）過氧化氫在酸溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，調節溶液PH使鐵離子形成氫氧化鐵全部沉淀除去；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；Fe（OH）₃；
（4）電解時溶液中銅離子在陰極得到電子生成銅，電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，回收利用電解后溶液中硫酸的方法加入ZnO反應掉酸后與過濾2的濾液合并制備硫酸鋅晶體，充分利用原料，
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu，加入ZnO反應掉酸后與過濾2的濾液合并制備ZnSO₄•7H₂O；
（5）①25mL溶液中鎳離子的物質的量是：n（Ni²⁺）=n（H₂Y₂^-）=0.04000 mol•L^-1×0.03125L=1.250×10^-3 mol，
氨氣的物質的量等于銨離子的物質的量，n（NH₄⁺）=$\frac{0.056L}{22.4L/mol}$=2.500×10^-3 mol
根據電荷守恒，硫酸根的物質的量是：n（SO₄^2-）=$\frac{1}{2}$×[2n（Ni²⁺）+n（NH₄⁺）]=2.500×10^-3 mol，
所以：m（Ni²⁺）=59 g•mol^-1×1.250×10^-3 mol=0.07375 g
m（NH₄⁺）=18 g•mol^-1×2.500×10^-3 mol=0.04500 g
m（SO₄^2-）=96 g•mol^-1×2.500×10^-3 mol=0.2400 g
n（H₂O）=$\frac{1.9750g×\frac{25}{100}-（0.07375g+0.04500g+0.2400g）}{18g/mol}$=7.250×10^-3 mol
x：y：m：n=n（NH₄⁺）：n（Ni²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=2：1：2：6，
硫酸鎳銨的化學式為（NH₄）₂Ni（SO₄）₂•6H₂O，
答：硫酸鎳銨的化學式是（NH₄）₂Ni（SO₄）₂•6H₂O；
②由于沒有用標準液潤洗滴定管，使得滴定管中的標準液濃度減小，滴定是消耗的標準液體積增大，測定結果偏高，
故答案是：偏高；

點評 本題考查制備實驗方案的設計，為高頻考點，把握制備原理及實驗流程中的反應、物質的性質等為解答的關鍵，側重分析與實驗、計算能力的綜合考查，題目難度中等．