Question

【題目】從鎳鉬礦渣(主要含有MoO3、NiO、MgO和Fe2O3)中提取元素，其主要工業流程如圖：

已知：①MoO3難溶于水，可溶于強堿溶液。

②Fe2O3、MgO不溶于NH4Cl—氨水混合液，NiO可溶于NH4Cl—氨水混合液生成[Ni(NH3)6]2+。

③已知部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH見下表：

	pH(開始沉淀)	pH(完全沉淀)
Fe3+	1.52	3.18
Mg2+	8.10	9.43

請回答下列問題：

(1)“堿浸”時應先將鎳鉬礦渣粉碎，再與NaOH在80℃下反應2小時，該操作的目的為___。

(2)“堿浸”時，MoO3發生反應的離子方程式為___。

(3)“氨溶解”的目的為___，“氨溶解”過程中反應條件的選擇性實驗數據如圖所示，“氨溶解”過程中需要控制溫度在50~70℃之間，溫度過高或過低都會導致產品的產量降低，請解釋原因___。

(4)簡述利用“濾渣I”制備純凈的鐵紅的方法：___。

(5)“一次沉鎳”時加入H2S的目的是將鎳元素轉化為NiS沉淀，對應的離子方程式為___。

(6)“氧化”時發生反應的氧化劑與還原劑的物質的量之比為___。

(7)“二次沉鎳”時，發生反應的離子方程式為___。

(8)已知：某溫度時，Ksp(NiC2O4)=4.0×10-10，Ksp(NiCO3)=1.60×10-8。此溫度下，將碳酸鎳固體投入到1L一定濃度的Na2C2O4溶液中，若要一次性恰好將1molNiCO3完全轉化成NiC2O4，則所需Na2C2O4溶液的濃度c(Na2C2O4)=___(忽略溶液體積的變化)。

Answer 1

【答案】加快反應速率，提高鎳元素的浸出率 MoO3+2OH-=MoO42-+H2O 實現鎳元素和鐵、鎂元素的分離 濃度過低NiO的浸出速率比較低，溫度過高會導致氨的揮發，氯化按分解，氨水的利用率低 用稀硫酸溶解濾渣I，然后向反應后的溶液中加入堿凋節pH到3.18~8.10之間，過濾、洗滌、干燥后，經煅燒可制得鐵紅 [Ni(NH3)6]2++5H2S=NiS↓+6NH4++4HS- 2：3 Ni2++2HCO3-=NiCO3↓+H2O+CO2↑ 1.025molL-1

【解析】

鎳鉬礦渣(主要含有MoO3、NiO、MgO和Fe2O3)先加入足量的NaOH溶液，MoO3可溶于強堿，溶解得到Na2MoO4；濾渣主要含NiO、MgO和Fe2O3，再加入NH4Cl-氨水混合液，NiO溶解得到[Ni(NH3)6]2+，再過濾，濾渣I主要有MgO和Fe2O3；濾液中通入足量的硫化氫，和[Ni(NH3)6]2+反應得到NiS沉淀，過濾向沉淀中加入稀硝酸，S元素被氧化得到硫單質，之后向濾液中加入碳酸氫鈉得到碳酸鎳沉淀。

(1)將鎳鉬礦渣粉碎，固體表面積增大，目的是加快反應速率，提高鎳元素的浸出率；

(2)根據題目所給信息可知MoO3可溶于強堿，溶解得到Na2MoO4，根據電荷守恒可得離子方程式為MoO3+2OH-=MoO42-+H2O；

(3)MgO和Fe2O3不溶于NH4Cl-氨水混合液，NiO溶于NH4Cl-氨水混合液生成[Ni(NH3)6]2+，所以“氨溶解”的目的是實現鎳元素和鐵、鎂元素的分離；利用NH4Cl-氨水混合液“氨溶解”時，濃度過低NiO的浸出速率比較低，溫度過高會導致氨的揮發，氯化銨分解，氨水的利用率低；

(4)根據分析可知濾渣I的主要成分為MgO和Fe2O3，需要制備Fe2O3，根據題目所給信息可知pH為3.18時Fe3+完全沉淀，而pH為8.10時Mg2+開始沉淀，所以可以通過調節鎂離子和鐵離子混合液的pH值實現二者的分離，具體操作為：用稀硫酸溶解濾渣I，然后向反應后的溶液中加入堿調節pH到3.18~8.10之間，過濾、洗滌、干燥后，經煅燒可制得鐵紅；

(5)“一次沉鎳”時加入H2S的目的是將鎳元素轉化為NiS沉淀，H2S過量，所以最終產物中有HS-，根據元素守恒和電荷守恒可得離子方程式為[Ni(NH3)6]2++5H2S=NiS↓+6NH4++4HS-；

(6)氧化時稀硝酸被還原成NO，化合價降低3價，NiS被氧化成S，化合價升高2價，根據電子守恒可知氧化劑：還原劑=2:3；

(7)加入碳酸氫鈉，得到碳酸鎳沉淀，說明碳酸氫根電離出的碳酸根和鎳離子生成沉淀，促進碳酸氫根的電離，產生大量氫離子，氫離子和碳酸氫根結合又生成二氧化碳，據此可知離子方程式為Ni2++2HCO3-=NiCO3↓+H2O+CO2↑；

(8)NiCO3轉化成NiC2O4的離子方程式為NiCO3(s)+C2O42-NiC2O4(s)+CO32-，該反應的平衡常數K==40，處理后的溶液中碳酸根的濃度為1mol/L，則溶液中草酸根的濃度為0.025mol/L，沉淀NiC2O4中含有1mol草酸根，所以加入的草酸鈉溶液的濃度c(Na2C2O4)=1.025mol/L。