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如下表：

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。

（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）pH的调控范围为__________，

（4）写出“沉钙”时的离子反应方程式：_________________________________。当Ca2+沉淀完全时，溶液中F－浓度的最小值为___________mol·L－1(写出计算式即可)。证明Ni2+已经沉淀完全的实验操作及现象是_________。

（5）操作a的内容是___________________________

Answer 1

【答案】把废镍催化剂粉碎或适当提高酸的浓度或搅拌或加热 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 5.0≤pH<6.8 Ca2++2F-=CaF2↓ 取适量的上层清液于试管中，继续滴加草酸铵溶液，无沉淀生成 过滤、洗涤、干燥

【解析】

实验原理：废镍催化剂(主要成分为Ni，含Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体。先加硫酸后过滤除去了SiO2；再H2O2氧化Fe2+；接着再加入Ni（OH）2使Fe3+、Al3+转化为Fe（OH）3、Al（OH）3；紧接着加入NH4F，得到CaF2沉淀从而除去Ca2+；最后加入（NH4）2C2O4，除去Ni2+。

（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；
（2）试剂a是一种绿色氧化剂，所以加入a的是H2O2，过氧化氢中-1价的氧变成产物中-2价的氧，亚铁离子被氧化成铁离子，所以“氧化”时反应的离子方程式为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≤pH<6.8，其反应的原理为：加入Ni（OH）2调节消耗溶液中的氢离子，促使Fe3+、Al3+的水解平衡右移，使Fe3+、Al3+转化为相应的沉淀；
（4）向滤液中加入NH4F，得到CaF2沉淀，“沉钙”时反应的离子方程式为：Ca2++2F-=CaF2↓，

当Ca2+沉淀完全时，认为c（Ca2+）=1.0×10－5mol·L－1，c（F-）== mol·L－1。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；
（5）根据上面的分析可知，操作a的内容是过滤、洗涤、干燥。