Question

【題目】某科研人員以廢鎳催化劑(主要成分為NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO)為原料回收鎳，工藝流程如下：

已知：常溫下，有關氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如表：

回答下列問題：

(1)浸出渣主要成分為_________(填化學式)。

(2)“除銅”時，Fe3+與H2S反應的離子方程式為__________________。

(3)“氧化”的目的是將溶液中Fe2+氧化為Fe3+，溫度需控制在40～50℃之間，該步驟溫度不能太高的原因是_______________________。

(4)“調pH”時，pH的控制范圍為_________。

(5)在堿性條件下，電解產生2NiOOH·H2O的原理分兩步，其中第一步是Cl-在陽極被氧化為ClO-，則該電極反應式為_______________________。

Answer 1

【答案】CaSO4（或CaSO4·2H2O）、BaSO4 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ 溫度太高，H2O2受熱分解 3.7≤pH<7.7 Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O

【解析】

廢鎳催化劑(主要成分為NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等），用H2SO4浸取，過濾得含有Ni2+、Fe3+、Cu2+、Ca2+的溶液，反應產生的大部分Ca2+及Ba2+與SO42-結合形成CaSO4、BaSO4沉淀進入浸出渣中；然后向濾液中再通入H2S除去Cu2+，且使Fe3+被還原成Fe2+，得CuS、S固體，過濾得濾液中含有Ni2+、Fe2+、Ca2+，向該溶液中加入H2O2，可以將Fe2+氧化為Fe3+，然后調整溶液的pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Ni2+仍然存在溶液中，加入NaF形成CaF2沉淀除去Ca2+，再加入NaCl后電解得NiOOH，灼燒NiOOH得Ni2O3，CuS、S固體灼燒后用H2SO4進行酸浸得硫酸銅溶液，結晶可得硫酸銅晶體，以此解答該題。

(1)根據上述分析可知浸出渣主要成分為CaSO4(或CaSO4·2H2O)、BaSO4；

(2)向酸浸后的溶液中通入H2S氣體，會發生反應Cu2++H2S=CuS↓+2H+，由于溶液中含有的Fe3+具有氧化性，而H2S具有還原性，二者會發生氧化還原反應：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，產生S單質，故通入H2S氣體后得到的濾渣中含有CuS和難溶于水的單質S；

(3)向溶液中加入H2O2進行“氧化”的目的是將溶液中Fe2+氧化為Fe3+，溫度需控制在40～50℃之間，該步驟溫度不能太高，這是由于H2O2不穩定，溫度太高，H2O2受熱分解；

(4)經氧化后溶液中存在Ni2+、Fe3+、“調pH”使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Ni2+仍然存在溶液中，根據表格數據可知當溶液pH>3.7時Fe3+沉淀完全，而Ni2+開始形成Ni(OH)2沉淀的pH是7.7，因此pH的控制范圍為3.7≤pH<7.7；

(5)在堿性條件下，電解產生2NiOOH·H2O的原理分兩步，其中第一步是Cl-在陽極失去電子被氧化，結合溶液OH-產生ClO-和水，則陽極的電極反應式為Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O。