Question

铈、铬、钛、镍虽不是中学阶段常见的金属元素，但在工业生产中有着重要作用。

（1）二氧化铈 （CeO₂）在平板电视显示屏中有着重要应用。CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，写出该反应的化学方程式              ，CeO₂在该反应中作__________剂。

（2）自然界中Cr主要以+3价和+6价存在，+6价的Cr能引起细胞的突变。现用亚硫酸钠溶液与0.1mol K₂Cr₂O₇反应，将其+6价的Cr完全还原为+3价的铬，则消耗1mol/L亚硫酸钠溶液的体积为         L。

（3）钛（Ti）被誉为“二十一世纪的金属”，工业上在550℃时用钠与四氯化钛反应可制得钛，该反应的化学方程式是               。

（4）NiSO₄·xH₂O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于镀镍、电池等，可由电镀废渣（除镍外，还含有铜、锌、铁等元素）为原料获得．操作步骤如下：

①向滤液Ⅰ中加入FeS是为了除去Cu²⁺、Zn²⁺等杂质（已知溶解度FeS>CuS）。请写出除去Cu²⁺的离子方程式                 。

②对滤液Ⅱ先加H₂O₂再调pH。加H₂O₂的目的是          ，调pH的目的是            。

③滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃过滤后，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，这两步操作的目的是              。

Answer

（1）2CeO2 + H2O2+ 3H2SO4 = 2Ce2(SO4)3 + O2↑+ 4H2O 氧化

（2）0.3（3）4Na+TiCl4 Ti+4NaCl

（4）①FeS+Cu2+=CuS+Fe2+ ②氧化Fe2+；除去Fe3+ ③增大NiSO4的浓度，利于蒸发结晶（或富集NiSO4）

【解析】

试题分析：（1）CeO2在稀硫酸和H2O2的作用下可生成Ce3+，H2O2失电子生成氧气，然后根据原子守恒配平，则该反应的化学方程式为2CeO2 + H2O2+ 3H2SO4 = 2Ce2(SO4)3 + O2↑+ 4H2O；该反应中，其中Ce的化合价从＋4价降低到＋3价，得到电子，因此CeO2在该反应中作氧化剂。

（2）自然界中Cr主要以+3价和+6价存在。+6价的Cr能引起细胞的突变，可以用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬，亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠，则反应的离子方程式为Cr2O72－+3SO32－+8H+＝2Cr3++3SO42－+4H2O，根据化学方程式，若亚硫酸钠溶液与0.1mol K2Cr2O7反应，则消耗1mol/L的亚硫酸钠的物质的量为0.3mol，体积为0.3L。

（3）工业上在550℃时用钠与四氯化钛反应可制得钛，则氧化产物是氯化钠，因此该反应的化学方程式是4Na+TiCl4 Ti+ 4NaCl。

（4）①硫化铜的溶解度小于氯化亚铁，因此氯化亚铁能与铜离子反应生成硫化铜，反应的离子方程式为FeS+Cu2+=CuS+Fe2+。

②由于滤液中含有亚铁离子需要转化为铁离子而除去，因此对滤液Ⅱ先加H2O2的目的是氧化Fe2+，调pH的目的是除去Fe3+。

③由于滤液Ⅲ中硫酸镍的浓度小，因此通过这两步的作用是增大NiSO4的浓度，利于蒸发结晶(或富集NiSO4)。

考点：考查氧化还原反应、金属冶炼以及物质制备工艺流程图分析。