Question

实验室模拟回收某废旧含镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等）生产Ni₂O₃。其工艺流程为：

   

图Ⅰ                                 图Ⅱ

（1）根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为      。图Ⅱ表示镍的浸出率与温度的关系，当浸出温度高于70℃时，镍的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大，其原因是      。

（2）工艺流程中“副产品”的化学式为      。

（3）已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

 

操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下实验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.7～7.7，静置，过滤。请对该实验方案进行评价：      （若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正）。

（4）操作C是为了除去溶液中的Ca²⁺，若控制溶液中F^－浓度为3×10^－3 mol·L^－1，则Ca²⁺的浓度为      mol·L^－1。（常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^－11）

（5）电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步：①碱性条件下Cl^－在阳极被氧化为ClO^－；②Ni²⁺被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀。第②步反应的离子方程式为      。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）BaSO₄    温度升高，Ni²⁺的水解程度增大

（2）CuSO₄·5H₂O

（3）方案错误。在调节pH前，应先在滤液中加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺⑷3×10^－6⑸ClO^－＋2Ni²⁺＋4OH^－=2NiOOH·H₂O＋Cl^－

【解析】

试题分析：含镍催化剂与硫酸反应后，Ca²⁺和Ba²⁺形成沉淀，通入硫化氢气体将Cu²⁺沉淀，操作B除去Fe₃₊，操作C除去Ca²⁺。最后加氯化钠电解硫酸镍溶液得到2NiOOH·H₂O。

（1）硫酸与氧化镍、氧化铁、氧化钙、氧化铜、氧化钡分别生成硫酸镍、硫酸铁、硫酸钙、硫酸铜和硫酸钡，硫酸钙微溶、硫酸钡难溶，物质X为硫酸钡。Ni²⁺+2H₂ONi(OH)₂+2H⁺，温度升高，促进Ni²⁺水解，Ni(OH)₂含量增大。（2）硫灼烧生成二氧化硫、硫化铜灼烧生成氧化铜和二氧化硫。氧化铜与硫酸生成硫酸铜溶液，结晶后得到胆矾晶体。（3）若溶液中含有Fe²⁺，调节pH为3.7～7.7时，Fe²⁺没有完全沉淀。所以加氢氧化钠溶液调节pH时，应先加过氧化氢将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺。（4）c(Ca²⁺)= = =3×10^－6 mol·L^－1。（5）Ni²⁺被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O，ClO^-被还原为Cl^-，根据得失电子相等和电荷守恒、质量守恒配平。

考点： 化工生产流程的分析  盐类的水解  化学实验方案的评价  溶度积计算  离子方程式的书写