Question

NiSO₄?6H₂O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學鍍鎳、生產電池等，可由電鍍廢渣（除含鎳外，還含有：Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物雜質）為原料獲得。有關工藝流程如下：

（1）往廢渣中加H₂SO₄酸漫，要充分攪拌，其目的是                   。
（2）加Na₂S的目的是除去銅、鋅等雜質，請寫出除去Cu²⁺的離子方程式            。
（3）加6%的H₂O₂時，溫度不能過高，其目的是                        。
（4）除鐵方法：用H₂O₂充分氧化后，再用NaOH控制pH值2～4范圍內生成氫氧化鐵沉淀。在上述方法中，氧化劑可用NaClO₃代替，用NaClO₃氧化Fe²⁺的離子方程式為                                       。
（5）上述流程中濾液III的溶質的主要成分是：                   。
（6）操作I包括以下過程：過濾，用H₂SO₄溶解，               、              、過濾、洗滌獲得產品。

Answer 1

（16分）（1）加快反應速率或提高浸出率（合理的給分） （2分）
（2）S²ˉ+Cu²⁺=CuS↓（2分）
（3）減少（防止）過氧化氫的分解 （2分）
（4）6Fe²⁺+ClO₃ˉ+6H⁺=6Fe³⁺+Clˉ+3H₂O（2分）
（5）Na₂SO₄、NiSO₄（4分，漏選得2分，錯選不給分）
（6）蒸發濃縮   冷卻結晶（4分）

試題分析：（1）根據化學反應速率的影響因素及規律可知，充分攪拌的目的是加快廢渣中的鎳單質等與硫酸反應的速率，提高鎳元素的浸出率；（2）Na₂S是可溶性鹽，溶于水時電離出S²ˉ，S²ˉ與Cu²⁺易反應生成CuS沉淀；（3）過氧化氫是綠色氧化劑，其目的是將Fe²⁺完全氧化為Fe³⁺，且不引入新的雜質，但是H₂O₂不穩定，受熱易分解為水和氧氣，因此溫度不能過高；（4）NaClO₃是可溶性鹽，NaOH是強堿，根據題意可知，Fe²⁺是還原劑，ClO₃ˉ是氧化劑，Fe³⁺是氧化產物，還原產物是Clˉ，而不是Cl₂，因為堿性溶液不能大量存在Cl₂，根據鐵元素化合價升高總數等于氯元素化合價降低總數，電荷守恒、原子守恒原理可得反應式：6Fe²⁺+ClO₃ˉ+6H⁺=6Fe³⁺+Clˉ+3H₂O；（5）讀圖可知，加Na₂S的目的是除去銅、鋅等雜質，加H₂O₂、NaOH的目的是除去鐵等雜質，加Na₂CO₃的目的是除去鉻等雜質，因此推斷濾液1的主要成分是NiSO₄、FeSO₄、Cr₂(SO₄)₃、Na₂SO₄，濾液II的主要成分是NiSO₄、Cr₂(SO₄)₃、Na₂SO₄，濾液III的主要成分是NiSO₄、Na₂SO₄；（6）從NiSO₄、Na₂SO₄及硫酸的混合溶液中制取NiSO₄?6H₂O晶體，需要蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等過程。