Question

【题目】七水合硫酸镍为水绿色斜方棱形晶体，有甜味，俗称“翠矾”。某学习小组用含镍催化剂废渣（主要成分是镍单质，含少量铁、铝单质及其氧化物，以及少量难溶性杂质），制备七水合硫酸镍晶体，流程图如下：

几种难溶碱开始沉淀和完全沉淀的 pH：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀	3.8	2.7	7.6	7.1
完全沉淀	5.2	3.2	9.7	9.2

回答下列问题：

(1)“碱浸”操作发生的离子方程式为____________。

(2)①“固体①”的主要成分是__________，双氧水作用为___________。

②如果加入双氧水量不足或“保温时间较短”，对实验结果的影响是_______________________，设计实验证明产品中是否含“杂质”：____________。（不考虑硫酸镍影响）

(3) “操作 b”中调节溶液 pH 范围是_________，“操作 c”之前，“调节 pH 为 2～3”的目的是_______。

(4) “操作 c”具体是指___________________、过滤、洗涤、干燥。

(5)取 4.000 g 硫酸镍晶体产品（NiSO4·7H2O）于锥形瓶中，加入足量的去离子水溶解，用0.2000 mol·L-1 的标准溶液EDTA（Na2H2Y）滴定至终点（发生Ni2++ H2Y2- = NiY2-+ 2H+ ），三次实验消耗标准液的体积分别为 69.10 mL、68.90 mL、59.00 mL，则产品纯度为_________%。（计算结果保留到小数点后 2 位，不考虑杂质反应）。

Answer 1

【答案】2A1 + 2OH- + 2H2O=2A1O2- + 3H2↑、Al2O3 +2OH- =2A1O2- + H2O 难溶性杂质 将Fe2+氧化为Fe3+，且不引入新杂质 产品中混有绿矾（FeSO4·7H2O ） 取少量样品加入蒸馏水溶解，滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则产品中含有Fe2+ 3.2≤pH<7.1 抑制Ni2+水解 蒸发浓缩、冷却结晶 96.95

【解析】

镍催化剂废渣（主要成分是镍单质，含少量铁、铝单质及其氧化物，以及少量难溶性杂质）碱浸，铝单质及其氧化物溶解生成偏铝酸钠，过滤后所得溶液①的成分为NaAlO2；滤渣中含有镍单质、铁及其氧化物、难溶性杂质；酸浸后镍、铁及其氧化物溶解生成硫酸镍、硫酸铁及硫酸亚铁；过滤后所得固体①为难溶性杂质，滤液中加入H2O2将Fe2+完全氧化为Fe3+，然后调节pH将Fe3+生成Fe(OH)3，但不能让Ni2+生成沉淀，过滤所得固体②的成分为Fe(OH)3；然后再调节pH，也就是增大溶液的酸性，防止Ni2+水解生成Ni(OH)2沉淀，再蒸发结晶便可获得NiSO4·7H2O晶体。

(1)铝单质及其氧化物溶解生成偏铝酸钠，“碱浸”操作发生的离子方程式为2A1 + 2OH- + 2H2O=2A1O2- + 3H2↑、Al2O3 +2OH- =2A1O2- + H2O；答案为：2A1 + 2OH- + 2H2O=2A1O2- + 3H2↑、Al2O3 +2OH- =2A1O2- + H2O；

(2)①由以上分析知，“固体①”的主要成分是难溶性杂质；滤液中加入H2O2是为了将Fe2+转化为Fe3+，所以双氧水的作用为：将Fe2+氧化为Fe3+，且不引入新杂质；答案为：难溶性杂质；将Fe2+氧化为Fe3+，且不引入新杂质；

②如果加入双氧水量不足或“保温时间较短”，则Fe2+有一部分未被氧化为Fe3+，对实验结果的影响是产品中混有绿矾(FeSO4·7H2O)，证明产品中是否含“杂质”，即检验Fe2+的存在，设计实验为：取少量样品加入蒸馏水溶解，滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则产品中含有Fe2+；答案为：产品中混有绿矾(FeSO4·7H2O)；取少量样品加入蒸馏水溶解，滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则产品中含有Fe2+；

(3) “操作 b”中调节溶液 pH，应让Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，但不能让Ni2+生成沉淀，其范围是3.2≤pH<7.1；由以上分析知，“操作 c”之前，“调节 pH 为 2～3”的目的是抑制Ni2+水解。答案为：3.2≤pH<7.1；抑制Ni2+水解；

(4)从溶液中提取溶质，应进行蒸发结晶，所以 “操作 c”具体是指蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；

(5)三次实验消耗标准液的体积分别为69.10mL、68.90mL、59.00mL，其中59.00mL偏差太大，应舍去，然后计算69.10mL、68.90 mL的平均值为69.00 mL。

从反应方程式看，Ni2+—H2Y2-—NiSO4·7H2O，从而得出产品纯度为=96.95%；答案为：96.95。