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_____________，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成：______________________________________________________。

（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)。

（5）操作a的内容是_________________________________________________________。

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 加入Ni(OH)2消耗溶液中的H＋，促使铁离子、铝离子的水解平衡右移，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀 Ni2＋＋C2O＋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 过滤、洗涤、干燥

【解析】（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，所以加入的a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＋＋2H＋＋H2O2＝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，其反应的原理为：加入Ni(OH)2消耗溶液中的H＋，促使铁离子、铝离子的水解平衡右移，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀；（4）向滤液中加入(NH4)2C2O4，得到草酸镍沉淀，因此“沉镍”时反应的离子方程式为：Ni2＋＋C2O42－＋2H2O＝NiC2O4·2H2O↓；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，溶液中钙离子浓度小于10－5mol/L，则溶液中c(F－)＞mol·L－1；（5）根据上面的分析可知，操作a的内容是过滤、洗涤、干燥。