Question

【题目】已知草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)难溶于水，工业上从废镍催化剂(主要成分为Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、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见表中数据：

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1.0×10-5 mol·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pH”时pH的调控范围为__________________。

（4）写出“沉镍”时发生反应的离子方程式：________________________________，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(写出计算式即可)。

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等) 2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O 5.0≤pH<6.8 Ni2＋＋C2O42-＋2H2O=NiC2O4·2H2O↓ 取适量上层清液于试管中，继续滴加(NH4)2C2O4溶液，无沉淀生成

【解析】

废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等），用硫酸溶解，SiO2不与硫酸反应，过滤得到滤液中含有NiSO4、FeSO4、Al2（SO4）3、CaSO4及过量的硫酸，试剂a是一种绿色氧化剂，所以加入 的是H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，加入Ni（HO）2调节pH，使pH大于5.0小于6.8，Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀、Al3+转化为Al（OH）3沉淀，过滤除去，滤液中含有NiSO4、CaSO4，向滤液中加入NH4F，除去Ca 2+，过滤，再向滤液中加入（NH4）2C2O4，得到草酸镍沉淀，再过滤、洗涤、干燥得草酸镍晶体，据此答题．

（1）根据影响化学反应速率的因素可知，提高浸出率，可把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等，故答案为：把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等；

（2）根据上面的分析可知，试剂a是H2O2，所以“氧化”时反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（3）根据表中的数据可知，pH为5.0时，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH为6.8时Ni2+开始沉淀，所以pH的调控范围为5.0～6.8，故答案为：5.0≤pH<6.8；

（4）向滤液中加入（NH4）2C2O4，得到草酸镍沉淀，“沉镍”时反应的离子方程式为Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O42H2O，证明Ni2+已经沉淀完全的实验步骤及现象是取上层清液，继续滴加（NH4）2C2O4溶液，无沉淀生成；当Ca2+沉淀完全时，即c（Ca2+）＜10-5mol/L，根据Ksp（CaF2）=1.46×10-10，可知溶液中c（F-）＞mol/L，故答案为：Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O42H2O；取上层清液，继续滴加（NH4）2C2O4溶液，无沉淀生成；。