Question

【題目】“海綿鎳鋁催化劑” 是一種多孔的鎳鋁合金，常用作有機(jī)催化劑。現(xiàn)以某粗鎳（含Ni、Fe、Cu及難與酸、堿溶液反應(yīng)的不溶性雜質(zhì)）為原料制取該催化劑，主要流程如下：

己知：25℃時(shí)，以0.1mol/L金屬離子測(cè)定得到如下數(shù)據(jù)：

物質(zhì)		CuS	Cu(OH)2	Ni(OH)2	NiS	Fe(OH)3
Ksp		6×10-36			3×10-19
pH	開始沉淀		4.7	7.2		1.9
	沉淀完全		6.7	9.2		3.2

根據(jù)信息回答：

（1）步驟①常用熱濃硫酸進(jìn)行酸浸，寫出酸浸時(shí)金屬鎳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式__________。

（2）酸浸過程應(yīng)控制酸的濃度、溫度等條件，如圖是鎳的浸出率與溫度的關(guān)系，溫度高于100℃時(shí)，Ni2+浸出率降低的原因可能是______________。

（3）濾液l中含有0.8mol/LNi2+、0.1mol/LFe3+、0.1mol/LCu2+，步驟②的連續(xù)操作過程需要先分離出鐵元素、銅元素，再制得鎳硫化合物。為達(dá)到此目的，應(yīng)先加NaOH將溶液調(diào)節(jié)至_______（填pH的取值范圍）；再加_______（選填最佳試劑的序號(hào)）。當(dāng)溶液中Ni2+開始形成NiS時(shí)，c(Cu2+)_______。（忽略溶液體積變化）

A．硝酸 B．氨水 C. A12S3 D.H2S

（4）步驟③生成的Ni(CO)4中碳的化合價(jià)與KCN中碳的化合價(jià)相同，則Ni(CO)4中Ni的化合價(jià)為______；工業(yè)上也常用NaClO氧化NiSO4，將制得的NiOOH熱分解后進(jìn)行還原得到Ni。ClO-在堿性條件下氧化Ni2+生成NiOOH的離子方程式為_____________。

（5）步驟⑥的目的是降低鋁含量、獲得多孔狀的“海綿鎳鋁催化劑”，從而增強(qiáng)對(duì)氫氣的吸附性，步驟⑥的離子方程式為___________________。

Answer 1

【答案】 Ni+2H2SO4(濃) NiSO4+SO2↑+2H2O 溫度超過100℃ 后，Ni2+的水解程度變大，生成更多Ni(OH)2 6.7≤pH＜7.2 D 1.6×10-17mol/L 0 ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH+H2O+Cl- 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

【解析】(1)由銅溶解于濃硫酸可推知，濃硫酸有強(qiáng)氧化性，在溶解Ni時(shí)自身被還原為SO2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ni+2H2SO4(濃) NiSO4+SO2↑+2H2O；

(2)由圖可知，溫度高于100℃時(shí)，Ni2+浸出率降低的同時(shí)Ni(OH)2升高，說明溫度超過100℃ 后，Ni2+的水解程度變大，生成更多Ni(OH)2；

(3)由圖表可知Fe3+完全沉淀時(shí)的pH為3.2，Cu2+完全沉淀時(shí)的pH為6.7，Ni2+形成沉淀時(shí)的pH為7.2，則NaOH將溶液調(diào)節(jié)至6.7≤pH＜7.2；待Fe3+、Cu2+完全沉淀后欲形成鎳硫化合物，同時(shí)不引入新的雜質(zhì)，可加入H2S，故答案為D；當(dāng)溶液中Ni2+開始形成NiS時(shí)，根據(jù)Ksp(NiS)=3×10-19、0.8mol/L Ni2+，Ksp(CuS)=6×10-36，c(Cu2+)=[Ksp(CuS)÷(Ksp(NiS)÷c(Ni2+))]=[(6×10-36)÷((3×10-19)÷c(0.8))]mol/L=1.6×10-17mol/L；

(4)KCN中K為+1價(jià)、N為-3價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，可知C為+2價(jià)，則Ni(CO)4中碳為+2價(jià)、O為-2價(jià)，可知Ni為0價(jià)；ClO-在堿性條件下氧化Ni2+生成NiOOH的離子方程式為ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH+H2O+Cl-；

(5)步驟⑥是用NaOH溶解溶解Al降低鋁含量、獲得多孔狀的“海綿鎳鋁催化劑”， 發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。