Question

【題目】NiCl2是化工合成中最重要的鎳源，在實驗室中模擬工業上以金屬鎳廢料(含Fe、Al等雜質)為原料生產NiCl2的工藝流程如下：

下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3	Ni(OH)2
開始沉淀的pH	2.1	6.5	3.7	7.1
沉淀完全的pH	3.3	9.7	4.7	9.2

(1)為了提高鎳元素的浸出率，在“酸浸”時可采取的措施有__________(寫一條即可)。

(2)加入H2O2時發生主要反應的離子方程式為__________。

(3)“調pH”時，控制溶液pH的范圍為__________。

(4)“沉鎳”過程中，若濾液A中c(Ni2＋)=1.0mol/L，欲使100mL該濾液中的Ni2＋沉淀完全［即溶液中c(Ni2＋)≤1.0×10-5］，則需用托盤天平稱取Na2CO3固體的質量至少為_____g。(已知Ksp(NiCO3)=6.5×10-6，忽略溶液體積的變化)

(5)流程中由溶液得到NiCl2·6H2O的實驗操作步驟依次為______、過濾、洗滌、干燥。

Answer 1

【答案】將鎳廢料磨成粉末(或攪拌，或適當升高溫度，或提高酸的濃度) H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 4.7≤pH<7.1或［4.7，7.1) 17.5 蒸發濃縮、冷卻結晶

【解析】

根據流程：金屬鎳廢料(含Fe、Al等雜質)，加鹽酸酸浸后的酸性溶液中主要含有H+、Ni2+、Fe2+、Al3+，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，反應為：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O，加入Na2CO3溶液調節溶液的pH范圍4.7≤pH<7.1，使Fe3+、Al3+全部沉淀，濾渣為Fe(OH)3、Al(OH)3，濾液主要含有Ni2+，加入Na2CO3溶液沉淀Ni2+，將得到的NiCO3沉淀用鹽酸溶解得到二氧化碳和NiCl2溶液，將NiCl2溶液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到NiCl26H2O，據此分析作答。

(1)為了提高鎳元素的浸出率，在“酸浸”時可采取的措施有將鎳廢料磨成粉末、攪拌、適當升高溫度方法、提高溶液中酸的濃度，都可以提高鎳元素的浸出率；

(2)H2O2具有氧化性，加入H2O2氧化Fe2+為Fe3+，離子方程式為： H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；

(3)“調pH”的目的是沉淀Fe3+、Al3+，但不沉淀Ni2+，根據表格數據可知，應該控制溶液pH的范圍為4.7≤pH＜7.1或[4.7，7.1）；

(4)濾液A中c(Ni2+)=1.0mol/L，欲使100mL該濾液中含有n(Ni2+)=0.1mol，則生成NiCO3需要CO32-為0.1mol，Ni2+剛好沉淀完全時，溶液中c(CO32-)==0.65mol/L，此時溶液中CO32-為0.065mol，故至少需要Na2CO3固體0.1mol+0.065mol=0.165mol，其質量m(Na2CO3)=0.165mol×106g/mol=17.49g≈17.5g；

(5)將NiCl2溶液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到NiCl26H2O。