Question

【题目】Ni2O3主要用作陶瓷、搪瓷和玻璃的着色剂，也可用于镍粉的制造。以镍粉废料为原料制备Ni2O3的工艺如下：

回答下列问题：

（1）Ni2O3中Ni的化合价为_________。

（2）提高“酸浸”、“酸溶”速率时，温度不宜过高，其原因是__________。

（3）加入H2O2“氧化”的离子方程式为_____________；滤渣A的主要成分是________（填化学式）。

（4）工艺中分步加入Na2CO3的作用是________；为提高原料的利用率，应控制加入NaClO与NaOH的物质的量之比为_________。

（5）工业上，用镍为阳极，电解0.1mol/L NiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液，可得高纯度的球形超细镍粉。当其他条件一定时，NH4Cl的浓度对阴极电流效率（电流效率是指电解时，在电极上实际沉积的物质的量与理论析出量之比）及镍的成粉率的影响如图所示：

①为获得高纯度的球形超细镍粉，NH4Cl溶液的浓度最好控制为______mol/L.

②当NH4Cl溶液的浓度大于15g/L时，阴极有气体生成，导致阴极电流效率降低，请结合平衡移动原理解释其原因：_______________。

Answer 1

【答案】+3 温度高，HCl挥发加快 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O Fe(OH)3 将Fe3+和Ni2+分别沉淀出来 1：4 0.2 随着NH4+浓度增大，水解平衡NH4++H2ONH3H2O+H+ 向右移动，H+浓度增大，导致阴极析出H2

【解析】

试题镍废料用盐酸酸浸后得酸浸后的酸性溶液中含有Ni2+、Cl-，另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+等，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入碳酸钠溶液调节溶液的pH，使铝离子、铁离子全部沉淀，过滤后的滤液中再加入碳酸钠沉淀镍离子得NiCO3，滤液A中含有NaCl等物质，将NiCO3再溶于盐酸，得氯化镍溶液，向其中加入次氯酸钠和氢氧化钠溶液可得Ni2O3，据此分析解答。

解析：镍废料用盐酸酸浸后得酸浸后的酸性溶液中含有Ni2+、Cl-，另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+等，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入碳酸钠溶液调节溶液的pH，使铝离子、铁离子全部沉淀，过滤后的滤液中再加入碳酸钠沉淀镍离子得NiCO3，滤液A中含有NaCl等物质，将NiCO3再溶于盐酸，得氯化镍溶液，向其中加入次氯酸钠和氢氧化钠溶液可得Ni2O3，则。

（1）氧元素是－2价，根据正负价代数和为0可知Ni2O3中Ni的化合价为＋3价。

（2）由于浓盐酸易挥发，所以温度过高，导致HCl挥发加快，因此温度不能太高。

（3）根据以上分析可知加入H2O2氧化亚铁离子的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；通过控制pH使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，所以滤渣A的主要成分是Fe(OH)3。

（4）根据以上分析可知工艺中分步加入Na2CO3的作用是将Fe3+和Ni2+分别沉淀出来；在碱性溶液中次氯酸钠氧化镍离子的方程式为2Ni2++ClO-+4OH-=Ni2O3↓+Cl-+2H2O，所以为提高原料的利用率，应控制加入NaClO与NaOH的物质的量之比为1：4。

（5）①根据图可知，NH4Cl的浓度为10.7gL-1时，镍的成粉率最高，10.7g氯化铵是0.2mol，所以NH4Cl的浓度最好控制为0.2mol/L。

②当NH4Cl浓度大于15gL-1时，阴极有氢气生成，导致阴极电流效率降低。这是由于随着NH4+浓度增大，水解平衡NH4++H2ONH3H2O+H+向右移动，H+浓度增大，导致阴极析出H2。