Question

【题目】从镍钼矿渣(主要含有MoO3、NiO、MgO和Fe2O3)中提取元素，其主要工业流程如图：

已知：①MoO3难溶于水，可溶于强碱溶液。

②Fe2O3、MgO不溶于NH4Cl—氨水混合液，NiO可溶于NH4Cl—氨水混合液生成[Ni(NH3)6]2+。

③已知部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见下表：

	pH(开始沉淀)	pH(完全沉淀)
Fe3+	1.52	3.18
Mg2+	8.10	9.43

请回答下列问题：

(1)“碱浸”时应先将镍钼矿渣粉碎，再与NaOH在80℃下反应2小时，该操作的目的为___。

(2)“碱浸”时，MoO3发生反应的离子方程式为___。

(3)“氨溶解”的目的为___，“氨溶解”过程中反应条件的选择性实验数据如图所示，“氨溶解”过程中需要控制温度在50~70℃之间，温度过高或过低都会导致产品的产量降低，请解释原因___。

(4)简述利用“滤渣I”制备纯净的铁红的方法：___。

(5)“一次沉镍”时加入H2S的目的是将镍元素转化为NiS沉淀，对应的离子方程式为___。

(6)“氧化”时发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为___。

(7)“二次沉镍”时，发生反应的离子方程式为___。

(8)已知：某温度时，Ksp(NiC2O4)=4.0×10-10，Ksp(NiCO3)=1.60×10-8。此温度下，将碳酸镍固体投入到1L一定浓度的Na2C2O4溶液中，若要一次性恰好将1molNiCO3完全转化成NiC2O4，则所需Na2C2O4溶液的浓度c(Na2C2O4)=___(忽略溶液体积的变化)。

Answer 1

【答案】加快反应速率，提高镍元素的浸出率 MoO3+2OH-=MoO42-+H2O 实现镍元素和铁、镁元素的分离 浓度过低NiO的浸出速率比较低，温度过高会导致氨的挥发，氯化按分解，氨水的利用率低 用稀硫酸溶解滤渣I，然后向反应后的溶液中加入碱凋节pH到3.18~8.10之间，过滤、洗涤、干燥后，经煅烧可制得铁红 [Ni(NH3)6]2++5H2S=NiS↓+6NH4++4HS- 2：3 Ni2++2HCO3-=NiCO3↓+H2O+CO2↑ 1.025molL-1

【解析】

镍钼矿渣(主要含有MoO3、NiO、MgO和Fe2O3)先加入足量的NaOH溶液，MoO3可溶于强碱，溶解得到Na2MoO4；滤渣主要含NiO、MgO和Fe2O3，再加入NH4Cl-氨水混合液，NiO溶解得到[Ni(NH3)6]2+，再过滤，滤渣I主要有MgO和Fe2O3；滤液中通入足量的硫化氢，和[Ni(NH3)6]2+反应得到NiS沉淀，过滤向沉淀中加入稀硝酸，S元素被氧化得到硫单质，之后向滤液中加入碳酸氢钠得到碳酸镍沉淀。

(1)将镍钼矿渣粉碎，固体表面积增大，目的是加快反应速率，提高镍元素的浸出率；

(2)根据题目所给信息可知MoO3可溶于强碱，溶解得到Na2MoO4，根据电荷守恒可得离子方程式为MoO3+2OH-=MoO42-+H2O；

(3)MgO和Fe2O3不溶于NH4Cl-氨水混合液，NiO溶于NH4Cl-氨水混合液生成[Ni(NH3)6]2+，所以“氨溶解”的目的是实现镍元素和铁、镁元素的分离；利用NH4Cl-氨水混合液“氨溶解”时，浓度过低NiO的浸出速率比较低，温度过高会导致氨的挥发，氯化铵分解，氨水的利用率低；

(4)根据分析可知滤渣I的主要成分为MgO和Fe2O3，需要制备Fe2O3，根据题目所给信息可知pH为3.18时Fe3+完全沉淀，而pH为8.10时Mg2+开始沉淀，所以可以通过调节镁离子和铁离子混合液的pH值实现二者的分离，具体操作为：用稀硫酸溶解滤渣I，然后向反应后的溶液中加入碱调节pH到3.18~8.10之间，过滤、洗涤、干燥后，经煅烧可制得铁红；

(5)“一次沉镍”时加入H2S的目的是将镍元素转化为NiS沉淀，H2S过量，所以最终产物中有HS-，根据元素守恒和电荷守恒可得离子方程式为[Ni(NH3)6]2++5H2S=NiS↓+6NH4++4HS-；

(6)氧化时稀硝酸被还原成NO，化合价降低3价，NiS被氧化成S，化合价升高2价，根据电子守恒可知氧化剂：还原剂=2:3；

(7)加入碳酸氢钠，得到碳酸镍沉淀，说明碳酸氢根电离出的碳酸根和镍离子生成沉淀，促进碳酸氢根的电离，产生大量氢离子，氢离子和碳酸氢根结合又生成二氧化碳，据此可知离子方程式为Ni2++2HCO3-=NiCO3↓+H2O+CO2↑；

(8)NiCO3转化成NiC2O4的离子方程式为NiCO3(s)+C2O42-NiC2O4(s)+CO32-，该反应的平衡常数K==40，处理后的溶液中碳酸根的浓度为1mol/L，则溶液中草酸根的浓度为0.025mol/L，沉淀NiC2O4中含有1mol草酸根，所以加入的草酸钠溶液的浓度c(Na2C2O4)=1.025mol/L。