Question

【題目】硫酸鎳是電鍍鎳和化學鍍鎳時使用的主要鎳鹽。以廢鎳催化劑（主要成分為NiCO3和SiO2，還含有少量Fe2O3、Cr2O3）為原料制備硫酸鎳晶體的流程如圖所示：

已知：Ni3+的氧化性比稀HNO3強。

回答下列問題：

(1)已知：Cr3++4OH-= CrO2-+2H2O。“一次堿析”時，需加入過量的NaOH溶液的目的是______________________。

(2)“氨解”的目的為_______________________。

(3)“凈化”“過濾”后得到含有兩種元素的不溶性化合物，該化合物的化學式為________，寫出“氧化”中發生反應的離子方程式：____________________________________。

(4)從NiSO4溶液中得到硫酸鎳晶體需經過“系列操作”為__________，__________，過濾，洗滌，干燥（填操作名稱）。

(5)1844年，科學家發現金屬鎳可以用NaH2PO2將水溶液中的Ni2+還原出來，NaH2PO2將轉化為H3PO3，這一原理現用于化學鍍鎳。寫出化學鍍鎳原理的離子方程式___________。

(6)為測定硫酸鎳晶體（NiSO4·n H2O）的組成，進行如下實驗：稱取2.63g樣品，配成250.00mL溶液，準確量取配制的溶液25.00mL，用0.0400mol/L EDTA(Na2H2Y)標準溶液滴定Ni2+（離子方程式為Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+），消耗EDTA標準溶液25.00mL。則硫酸鎳晶體的化學式為_____________________________。

Answer 1

【答案】除去Cr元素 實現鎳元素與鐵元素的分離 NiS 3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓4H2O 蒸發濃縮 冷卻結晶 Ni2++H2PO2-+H2O=H3PO3+H++Ni NiSO4﹒6H2O

【解析】

廢鎳催化劑的主要成分為NiCO3和SiO2，還含有少量Fe2O3、Cr2O3，酸溶時NiCO3、Fe2O3、Cr2O3與硫酸反應生成NiSO4、Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3，SiO2不反應；過濾后濾液中加入NaOH進行一次堿析，根據“Cr3++4OH-= CrO2-+2H2O”，NiSO4、Fe2(SO4)3轉化成Ni（OH）2、Fe（OH）3沉淀，Cr元素轉化成CrO2-進入濾液I中；氨解過程中Ni（OH）2轉化成[Ni(NH3)6]2+；加入H2S凈化時[Ni(NH3)6]2+轉化為NiS沉淀，NiS中加入稀硝酸，由于Ni3+的氧化性比稀HNO3強，故稀硝酸將NiS轉化成Ni(NO3)2和S；二次堿析時Ni(NO3)2與NaOH反應生成Ni（OH）2沉淀，Ni（OH）2與硫酸反應生成NiSO4，硫酸鎳溶液經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得硫酸鎳晶體；據此分析作答。

（1）根據“Cr3++4OH-= CrO2-+2H2O”，“一次堿析”時加入過量的NaOH溶液，將Cr3+和氫氧根反應生成了CrO2-，除去了Cr元素，故本題答案：除去Cr元素。

（2）氨解過程中加入NH4Cl—氨水混合液，Ni（OH）2轉化成[Ni(NH3)6]2+，而不溶解Fe（OH）3，從而實現鎳元素和鐵元素的分離，本題答案為：實現鎳元素和鐵元素的分離。

（3）“凈化”過程中通入H2S，生成NiS沉淀；“氧化”過程中，因為Ni3+的氧化性比稀HNO3強，稀HNO3被還原為NO，NiS被氧化為S，反應的離子方程式為3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓4H2O，故本題答案為：NiS；3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓4H2O。

（4）從NiSO4溶液中得到硫酸鎳晶體需經過“系列操作”為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，故本題答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶。

（5）用NaH2PO2將水溶液中的Ni2+還原出來，NaH2PO2將轉化為H3PO3，Ni元素的化合價由+2價降為0價，P元素的化合價由+1價升至+3價，根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，則離子方程式為：Ni2++H2PO2-+H2O=H3PO3+H++Ni，故本題答案為：Ni2++H2PO2-+H2O=H3PO3+H++Ni。

（6）根據方程式Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+可知，原樣品中含NiSO4的物質的量為：0.0400mol/L×0.025L×10=0.01mol，該物質的的摩爾質量為=263g/mol，結晶水的系數n為=6，則化學式為：NiSO4﹒6H2O，本題答案為：NiSO4﹒6H2O。