Question

【題目】工業上利用廢鎳催化劑(主要成分為Ni，還含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程如下：

（1）請寫出一種能提高“酸浸”速率的措施：___________________________________；濾渣I的成分是CaSO4和____________________(填化學式)。

（2）除鐵時，控制不同的條件可以得到不同的濾渣II。已知濾渣II的成分與溫度、pH的關系如圖所示：

①若控制溫度40℃、pH=8，則濾渣II的主要成分為___________(填化學式)。

②若控制溫度80℃、pH=2，可得到黃鐵礬鈉[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀(圖中陰影部分)，寫出生成黃鐵礬鈉的離子方程式：___________________________________________。

（3）已知除鐵后所得100 mL溶液中c(Ca2+)=0.01mol·L-1，加入100 mL NH4F溶液，使Ca2+恰好沉淀完全即溶液中c(Ca2+)=1×10-5 mol·L-1，則所加c(NH4F)=_______mol·L-1。[已知Ksp(CaF2)=5.29×10-9]

（4）加入有機萃取劑的作用是________________________。

Answer 1

【答案】把廢鎳催化劑粉碎、適當加熱，適當增大酸的濃度或攪拌等SiO2FeOOH2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+6.6×10-2除去溶液中的Zn2+

【解析】

廢鎳催化劑(主要成分為Ni，還含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO等)，用硫酸溶解，SiO2不與硫酸反應，過濾得到濾液中含有NiSO4、FeSO4、ZnSO4、CaSO4及過量的硫酸，濾渣I為SiO2和CaSO4微溶物，濾液中加入次氯酸鈉，將Fe2+氧化為Fe3+，同時調節pH，使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀，所以濾渣II為鐵元素的沉淀，濾液中含有NiSO4、CaSO4，向濾液中加入NH4F，除去Ca2+，過濾，再加有機萃取劑除去溶液中的Zn2+，再向濾液中加入（NH4）2C2O4，得到草酸鎳沉淀，再過濾、洗滌、干燥得草酸鎳晶體，
(1)根據影響反應速率的因素答題；濾渣I主要為不溶于硫酸的SiO2和微溶物CaSO4；
(2)根據圖象可以知道，①控制溫度40℃、pH=8，則濾渣2的主要成分為FeOOH；
②Na2Fe6(SO4)4(OH)12中鐵元素化合價為+3價，可知ClO-將e2+氧化為Fe3+，依據氧化還原反應規律可寫出生成黃鐵礬鈉的離子方程式；

(3)根據反應式Ca2++2F-=CaF2↓，沉淀Ca2+消耗0.002molNH4F，根據Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=5.29×10-9，沉淀Ca2+后，溶液中c(F-)=；
(4)根據流程圖，加入有機萃取劑的作用是除去溶液中的Zn2+。

（1）根據影響化學反應速率的因素可知，提高浸出率，可把廢鎳催化劑粉碎或適當加熱、適當增大硫酸濃度、攪拌等，濾渣I的成分是CaSO4和SiO2，
因此，本題正確答案是：把廢鎳催化劑粉碎、適當加熱，適當增大酸的濃度或攪拌等；SiO2；
（2）根據圖象可以知道，①控制溫度40℃、pH=8，則濾渣2的主要成分為FeOOH，
因此，本題正確答案是：FeOOH；
②若控制溫度80℃、pH=2，可得到黃鐵礬鈉[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，依據氧化還原反應規律寫出生成黃鐵礬鈉的離子方程式為：2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+；

因此，本題正確答案是：2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+；

（3）根據反應式Ca2++2F-=CaF2↓，沉淀Ca2+消耗0.002molNH4F，根據Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=5.29×10-9，沉淀Ca2+后，溶液中c(F-)=，設加入c(NH4F)=cmol/L，則=；解得c=6.6×10-2，

因此，本題正確答案是：6.6×10-2；
（4）根據流程圖，加入有機萃取劑的作用是除去溶液中的Zn2+，

因此，本題正確答案是：除去溶液中的Zn2+。