Question

【題目】某含鎳(Ni)廢催化劑中主要含有Ni，還含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、堿的雜質。部分金屬氫氧化物Ksp近似值如下表所示：

化學式	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3	Ni(OH)2
Ksp近似值	10-17	10-39	10-34	10-15

現用含鎳廢催化劑制備NiSO47H2O晶體，其流程圖如下：

回答下列問題：

(1)“堿浸”時發生反應的離子方程式為______。

(2)“酸浸”所使用的酸為______。

(3)“凈化除雜”需加入H2O2溶液，其作用是______。然后調節pH使溶液中鐵元素恰好完全沉淀，列式計算此時的pH。______

(4)“操作A”為______、過濾、洗滌、干燥，即得產品。

(5)NiSO4在強堿性溶液中可被NaClO氧化為NiOOH，該反應的離子方程式為______。

(6)NiOOH可作為鎳氫電池的電極材料，該電池的工作原理如圖所示，其放電時，正極的電極反應式為______。

Answer 1

【答案】2Al＋2OH-＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑ Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O H2SO4 將Fe2+氧化為Fe3+ c(OH-)=mol/L=10-11.3mol/L，pH=14+lgc(OH-)=2.7 冷卻結晶 2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-

【解析】

某含鎳(Ni)廢催化劑中主要含有Ni，還含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、堿的雜質，目的是用含鎳廢催化劑制備NiSO47H2O晶體，分析工藝流程，將含Ni廢催化劑堿浸，Al和Al2O3溶于堿生成AlO2-，進行過濾，則Fe、Ni及其他不溶于堿的雜質被過濾出，進行酸浸，則Fe和Ni溶于酸形成和，進行過濾操作，則不溶于酸的雜質被過濾出，濾液中主要含有Fe2+和Ni2+，凈化除雜主要除去Fe元素得到Ni元素的溶液，經過后續處理得到NiSO47H2O。

(1)“堿浸”時Al和Al2O3溶于堿生成AlO2-，則發生反應的離子方程式為：2Al＋2OH-＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑ ， Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

(2)工藝流程最終目的是制備NiSO47H2O晶體，所以酸浸時所用的酸應為H2SO4；

(3)加入的H2O2具有氧化性，可將Fe2+氧化為Fe3+，Fe3+更易形成Fe(OH)3而去除Fe元素的；溶液中c(Fe3+)濃度低于10-5mol/L，認為Fe3+幾乎完全被除去，此時溶液中c(OH-)=mol/L==10-11.3mol/L，pH=14+lgc(OH-)=14+lg10-11.3=2.7；

(4)含有NiSO4的溶液，經過加熱濃縮和操作A得到NiSO47H2O晶體，則操作A為冷卻結晶；

(5)NiSO4在強堿性溶液中被NaClO氧化為NiOOH，而ClO-被還原為Cl-，反應的離子方程式為：2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O；

(6)NiOOH可作為鎳氫電池的電極材料，原電池正極發生還原反應，NiOOH放電轉化為Ni(OH)2，溶液呈堿性，則生成OH-，電極反為NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-。