Question

【題目】鎳及其化合物用途廣泛。某礦渣的主要成分是（鐵酸鎳）、NiO、FeO、CaO、等，以下是從該礦渣中回收的工藝路線：

已知：在350℃以上會分解生成和。在焙燒過程中生成、。錫（Sn）位于第五周期第ⅣA族。

（1）焙燒前將礦渣與混合研磨，混合研磨的目的是________。

（2）“浸泡”過程中生成的離子方程式為________，“浸渣”的成分除、外還含有________（填化學式）。

（3）為保證產品純度，要檢測“浸出液”的總鐵量：取一定體積的浸出液，用鹽酸酸化后，加入將還原為，所需的物質的量不少于物質的量的________倍；除去過量的后，再用酸性標準溶液滴定溶液中的，還原產物為，滴定時反應的離子方程式為________。

（4）“浸出液”中 ，當除鈣率達到99％時，溶液中 ________［已知 ］

（5）本工藝中，萃取劑與溶液的體積比（對溶液中、的萃取率影響如圖所示，的最佳取值是________。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分 、 0.5 0.25

【解析】

某礦渣的主要成分是NiFe2O4（鐵酸鎳）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸銨研磨后，600°C焙燒，已知：(NH4)2SO4在350℃以上會分解生成NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙燒過程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3，在90°C的熱水中浸泡過濾得到浸出液，加入NaF除去鈣離子，過濾得到濾液加入萃取劑得到無機相和有機相，無機相通過一系列操作得到硫酸鎳，有機相循環使用。

（1）混合研磨增大接觸面積，加快反應速率；

（2）“浸泡”過程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的反應為水解反應，礦渣的主要成分是NiFe2O4（鐵酸鎳）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸銨在600°C焙燒，然后熱水浸泡，浸取后的浸渣為FeO(OH)、焙燒是生成的Fe2O3以及微溶于水的硫酸鈣和不溶于水的二氧化硅；

（3）用鹽酸酸化后，加入SnCl2將Fe3+還原為Fe2+，依據氧化還原反應定量關系計算得到SnCl2的物質的量不少于Fe3+物質的量的倍數，用酸性K2Cr2O7標準溶液滴定溶液中的Fe2+，還原產物為Cr3+，亞鐵離子被氧化為鐵離子；

（4）浸出液”中c（Ca2+）=1.0×10-3molL-1，當除鈣率達到99%時，剩余鈣離子1%×1.0×10-3mol/L=1.0×10-5mol/L，結合溶度積常數計算得到溶液中c（F-）；

（5）本工藝中，萃取劑與溶液的體積比（V0/VA）對溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影響如圖2所示，最佳取值是鎳離子不能被萃取，亞鐵離子被萃取，據此選擇。

(1)焙燒前將礦渣與(NH4)2SO4混合研磨，混合研磨的目的是增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分，故答案為增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分；

(2)“浸泡”過程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的離子方程式為：，浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外還含有 SiO2、CaSO4，故答案為; SiO2、CaSO4；

(3)為保證產品純度，要檢測“浸出液”的總鐵量：取一定體積的浸出液，用鹽酸酸化后，加入SnCl2將Fe3+還原為Fe2+，反應為：2Fe3++Sn2+=Sn4++2Fe2+，所需SnCl2的物質的量不少于Fe3+物質的量的一半，為0.5倍，用酸性K2Cr2O7標準溶液滴定溶液中的Fe2+，還原產物為Cr3+，滴定時反應的離子方程式為：Cr2O27+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案為0.5; Cr2O27+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

(4)浸出液”中c(Ca2+)=1.0×103molL1，當除鈣率達到99%時，剩余鈣離子1%×1.0×10-3mol/L=1.0×10-5mol/L，溶液中，故答案為2.0×103；

(5)本工藝中，萃取劑與溶液的體積比(V0/VA)對溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影響如圖2所示，最佳取值是鎳離子不能被萃取，亞鐵離子被萃取，V0/VA的最佳取值是0.25，故答案為0.25。