Question

【題目】Ni為第Ⅷ 族元素，在許多工業(yè)生產(chǎn)中都有涉及。

已知草酸鎳晶體（NiC2O4·2H2O）難溶于水，工業(yè)上從廢鎳催化劑（成分主要為Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等）制備草酸鎳晶體的流程如圖所示：

已知：①相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表：

金屬離子	Fe3+	Fe2+	Al3+	Ni2+
開始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

②Ksp(CaF2)=1.46×10-10 ③當(dāng)某物質(zhì)濃度小于1.0×10-5 mol/L時，視為完全沉淀

（1）請寫出一種能提高酸浸速率的措施________________。

（2）試劑a是一種綠色氧化劑，寫出“氧化”時反應(yīng)的離子方程式__________________________。

（3）pH的調(diào)控范圍為 __________________，濾渣Ⅱ的成分為_____________________________。

（4）寫出“沉鎳”時反應(yīng)的離子方程式___________________________________________，證明Ni2＋已經(jīng)沉淀完全的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象是______________________________________，當(dāng)Ca2+沉淀完全時，溶液中c(F－)>_____________ mol/L（寫出計(jì)算式即可）。

（5）操作a的內(nèi)容是____________________________________________。

Answer 1

【答案】把廢鎳催化劑粉碎，或適當(dāng)加熱，適當(dāng)增大酸的濃度或攪拌2Fe2++2H+ +H2O2=2Fe3++2H2O5.0≤pH<6.8Fe(OH)3和Al(OH)3Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4·2H2O取適量上層清液放入試管中，繼續(xù)滴加（NH4）2C2O4溶液，無沉淀生成過濾、洗滌、干燥

【解析】

廢鎳催化劑（成分主要為Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等），用硫酸溶解，SiO2不與硫酸反應(yīng)，過濾得到濾液中含有NiSO4、FeSO4、Al2（SO4）3、CaSO4及過量的硫酸，試劑a是一種綠色氧化劑，所以加入 的是加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，加入Ni（OH）2調(diào)節(jié)pH，使pH大于5.0小于6.8，F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3沉淀、Al3+轉(zhuǎn)化為Al（OH）3沉淀，過濾除去，濾液中含有NiSO4、CaSO4，向?yàn)V液中加入NH4F，除去Ca2+，過濾，再向?yàn)V液中加入（NH4）2C2O4，得到草酸鎳沉淀，再過濾、洗滌、干燥得草酸鎳晶體，據(jù)此分析。

廢鎳催化劑（成分主要為Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等），用硫酸溶解，SiO2不與硫酸反應(yīng)，過濾得到濾液中含有NiSO4、FeSO4、Al2（SO4）3、CaSO4及過量的硫酸，試劑a是一種綠色氧化劑，所以加入 的是加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，加入Ni（OH）2調(diào)節(jié)pH，使pH大于5.0小于6.8，F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3沉淀、Al3+轉(zhuǎn)化為Al（OH）3沉淀，過濾除去，濾液中含有NiSO4、CaSO4，向?yàn)V液中加入NH4F，除去Ca2+，過濾，再向?yàn)V液中加入（NH4）2C2O4，得到草酸鎳沉淀，再過濾、洗滌、干燥得草酸鎳晶體，（1）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素可知，提高浸出率，可把廢鎳催化劑粉碎或適當(dāng)加熱、適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌等；

（2）根據(jù)上面的分析可知，試劑a是H2O2，所以“氧化”時反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，pH為5.0時，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH為6.8時Ni2+開始沉淀，所以pH的調(diào)控范圍為5.0≤pH<6.8，其反應(yīng)的原理為：加入Ni(OH)2調(diào)節(jié)消耗溶液中的氫離子，促使Fe3+、Al3+的水解平衡右移，使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的沉淀，濾渣Ⅱ的成分為Fe(OH)3和Al(OH)3；

（4）“沉鎳”時反應(yīng)的離子方程式為Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O42H2O，證明Ni2+已經(jīng)沉淀完全的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象是取上層清液，繼續(xù)滴加(NH4)2C2O4溶液，無沉淀生成；當(dāng)Ca2+沉淀完全時，即c（Ca2+）<10-5mol/L，根據(jù)Ksp（CaF2）=1.46×10-10，可知溶液中c2（F-）> mol/L，c（F-）>；

（5）根據(jù)上面的分析可知，操作a的內(nèi)容是過濾、洗滌、干燥。