Question

镍及其化合物用途广泛。某矿渣的土要成分是NiFe₂O₄（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO₂等，如图1是从该矿渣中回收NiSO₄的工艺路线：

已知：（NH₄)₂SO₄在350℃以上会分解生成NH₃和H₂SO₄，NiFe₂O₄在焙烧过程中

生成NiSO₄、Fe₂(SO₄)₃。锡(Sn)位子第五周期第IVA族.

(1)焙烧前将矿渣与(NH₄)₂SO₄混合研磨，混合研磨的目的是________________。

(2) "浸泡“过程中Fe₂(SO₄)₃生成FeO(OH)的离子方程式为__________，“浸渣”的成分除Fe₂O₃、FeO(OH)外还含有____________ (填化学式)。

(3)为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl₂将 Fe³⁺还原为Fe²⁺ ，所需SnCl₂的物质的量不少于Fe³⁺物质的量的_____倍；除去过量的SnCl₂后，再用酸性K₂Cr₂O₇标准溶液滴定溶液中的Fe²⁺ ，还原产物为Cr³⁺，滴定时反应的离子方程式________________。

⑷“浸出液”中c(Ca²⁺) =1.0×10^-3mol·L^-1,当除钙率达到99%时，溶液中c(F^-)=______mol·L^-1。[己知K_sp(CaF₂) > 4.0×10^-11]

(5)本工艺中，萃取剂与溶液的体积比(V₀/V_A)对溶液中Ni²⁺、Fe²⁺的萃取率影响如图2所示，V₀/V_A的最佳取值是__________。

(6)己知正十二烷可用作该工艺的萃取剂。用电化学制备正十二烷的方法为：向烧杯中加入50mL甲醇，不断搅拌加入少量金属钠，再加入11mL正庚酸搅拌均匀，装好铂电极，接通电源反应，当电流明显减小时切断电源，然后提纯正十二烷。己知电解总反应为：

2C₆H₁₃COONa + 2CH₃OHC₁₂H₂₆ + 2CO₂↑+H₂↑+2CH₃ONa

下列说法正确的是（_____）

A.图中电源的A极为直流电源的负极

B.加入金属钠可以将酸转化为钠盐，提高离子浓度，增强导电性

C.阳极电极反应为：2C₆H₁₃COO^--2e^- =C₁₂H₂₆+2CO₂↑

D.反应一段时间后将电源正负极反接，会产生杂质影响正十二烷的制备

Answer

增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分 Fe3++2H2OFeO(OH)↓+3H+ SiO2、CaSO4 0.5 Cr2O72- +6Fe2++14H+ =2Cr3++6Fe3++7H2O c (F+ ) =2.0×10-3 mol·L-1 0.25 D

【解析】(1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨，以增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；（2）放在95℃热水中浸泡，使Fe3+发生水解，即离子反应方程式为：Fe3++2H2OFeO(OH)↓+3H+，SiO2不溶于水，Ca2+和SO42-生成微溶于水的CaSO4，因此浸渣中除Fe2O3、FeO(OH)外，还有SiO2和CaSO4；（3）根据得失电子数目守恒n(Sn2+)×2=n(Fe3+)×1，解得n(Sn2+)：n(Fe3+)=0.5，K2Cr2O7→Cr3+，化合价除低3价，共降低6价，Fe2+→Fe3+，化合价升高1价，最小公倍数6，因此离子反应方程式为：Cr2O72- +6Fe2++14H+ =2Cr3++6Fe3++7H2O；（4）除钙后溶液中c(Ca2+) =1%×1.0×10-3mol·L-1=1.0×10-5mol·L-1，由Ksp(CaF2)= c(Ca2+)×c2(F-)，得c(F-)=2.0×10-3mol·L-1；（5）要求Fe2+萃取率最低，Ni2+的萃取率最高，根据图像，最佳取值为0.25；（6）A、A连接的电极生成氢气，发生还原反应，则A为负极，选项A正确；B、C6H13COONa为强电解质，导电能力比正庚酸强，选项B正确；C、阳极发生氧化反应，电极方程式为2C6H13COO--2e-=C12H26+2CO2↑，选项C正确；D、因C12H26为液体，而杂质为气体，不影响C12H26的制备，选项D错误。答案选D。

点睛：本题考查影响化学反应速率的因素、氧化还原反应方程式的书写、溶度积的计算等知识点。解答本题的关键是掌握氧化还原反应配平中的守恒原理以及溶度积的表示式。