Question

【题目】某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO47H2O．已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．
部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

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

（1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是
（2）“酸浸”时所加入的酸是（填化学式）．
（3）加入H2O2时发生反应的离子方程式为
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是
（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO47H2O），其原因可能是（写出一点即可）．
（6）NiS047H2O可用于制备镍氢电池（NiMH），镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型．NiMH中的M表示储氢金属或合金．该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni（OH）2+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）2Al+2OH﹣+2H2O═2AlO +3H2↑、Al2O3+2OH﹣═2AlO +H2O
（2）H2SO4
（3）H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O
（4）3.2﹣7.1
（5）H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足导致Fe2+未被完全氧化造成的
（6）NiOOH+H2O+e﹣=Ni（OH）2+OH﹣
【解析】解：由流程可知，某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．碱浸过滤得到固体加入酸浸过滤加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子和铝离子全部沉淀，镍离子不沉淀，过滤后调节溶液PH2﹣3防止镍离子水解，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到NiSO47H2O晶体；（1）“碱浸”过程中是为了除去铝及其氧化物，铝是两性元素和强碱反应，氧化铝是两性氧化物和强碱反应，镍单质和铁及其氧化物不和碱反应达到除去铝元素的目的；反应的两种方程式为：2Al+2OH﹣+2H2O═2AlO +3H2↑、Al2O3+2OH﹣═2AlO +3H2O， 所以答案是：2Al+2OH﹣+2H2O═2AlO +3H2↑、Al2O3+2OH﹣═2AlO +H2O；（2）“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁单质及其氧化物，依据制备目的是得到NiSO47H2O，加入的酸不能引入新的杂质，所以需要加入硫酸进行酸浸；
所以答案是：H2SO4；（3）铁离子易转化为沉淀除去，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，其反应的离子方程式为：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；所以答案是：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；（4）依据图表中沉淀需要的溶液pH，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子后，调节溶液pH使铁离子全部沉淀，镍离子不沉淀得到较纯净的硫酸镍溶液，pH应在3.2﹣7.1间，所以答案是：3.2﹣7.1；（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO47H2O），说明在加入过氧化氢氧化剂氧化亚铁离子时未把亚铁离子全部氧化，氢氧化亚铁沉淀的pH大于镍离子沉淀的pH，保温目的是把亚铁离子完全氧化，所以答案是：H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足导致Fe2+未被完全氧化造成的；（6）NiMH电池放电过程中，正极上NiOOH得电子生成Ni（OH）2 ， 则正极的电极方程式为：NiOOH+H2O+e﹣=Ni（OH）2+OH﹣ ， 所以答案是：NiOOH+H2O+e﹣=Ni（OH）2+OH﹣ ．