Question

【题目】已知草酸镍晶体（NiC2O42H2O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（主要成分是Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表：

金属离子	Fe3+	Fe2+	Al3+	Ni2+
开始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

②Ksp(CaF2)=1.46×10-10

③当某物质浓度小于1.0×10-5mol·L-1时，视为完全沉淀．

请回答下列问题：

（1）请写出一种能提高“酸浸”速率的措施：______________________________________。

（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出氧化时反应的离子方程式：__________________________________。

（3）调节pH的范围为________，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成：_____________。

（4）写出沉镍时反应的离子方程式：________________________________________________。证明Ni2+已经沉淀完全的实验步骤及现象是_____________________________________。当Ca2+沉淀完全时，溶液中c（F-）>________mol·L-1。

（5）操作a的内容是_____________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 把废镍催化剂粉碎（或适当加热，适当增大酸的浓度或提高搅拌速率） 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 5.0≤pH<6.8 加入Ni(OH)2消耗溶液中的H+，促使Fe3+、Al3+的水解平衡右移，使铁离子，铝离子转化为相应的沉淀 Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4·2H2O↓ 取适量上层清液放入试管中，继续滴加(NH4)2C2O4溶液，无沉淀生成 过滤、洗涤，干燥

【解析】（1）提高酸浸的速率，其实就类似于如何加速溶解，所以方法为：粉碎、搅拌、加热等。

（2）绿色氧化剂是指H2O2，在酸性条件下将亚铁离子氧化为铁离子，方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。

（3）调节pH的目的是使铁离子和铝离子完全转化为对应的氢氧化物沉淀，再过滤除去杂质，同时要保证溶液中的镍离子不沉淀，所以应调节5.0≤pH<6.8。加入氢氧化镍会与溶液中的氢离子反应，使体系的pH升高，从而使铁离子和铝离子的水解平衡正向移动，将其转化为氢氧化物沉淀进行分离。

（4）加入草酸铵得到草酸镍晶体沉淀，所以方程式为：Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4·2H2O↓。证明镍离子沉淀完全，就是证明在溶液中已经不存在镍离子，所以方法为：取适量上层清液于试管中，继续滴加(NH4)2C2O4溶液，无沉淀生成。当Ca2+沉淀完全时，其离子浓度小于1×10-5mol/L，根据KSP表达式进行计算，得到溶液中c（F-）> mol·L-1。

（5）操作a是为了从草酸镍的悬浊液中得到草酸镍晶体，所以操作a为：过滤、洗涤，干燥。