【题目】硫酸镍是一种重要的化工中间体,是镍行业研究的热点。一种以石油化工中废镍催化剂(主要成分为NiCO3和SiO2,含少量Fe2O3、Cr2O3)为原料制备硫酸镍的工业流程如图:
已知:①NiS、Ni(OH)2、Cr(OH)3均难溶于水,Cr(OH)3是两性氢氧化物。
②Fe(OH)3不溶于NH4Cl—氨水的混合液,Ni(OH)2溶于NH4Cl—氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+。
③离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全。请回答下列问题:
(1)为提高“酸溶”时镍元素的浸出率,所采取的的措施为____(写1种)。
(2)“一次碱析”时,加入的NaOH溶液需过量,则含铬微粒发生反应的离子方程式为_______。
(3)“氨解”的目的为__ “氨解”时需要控制低温原因是______。
(4)“氧化”时发生反应的化学方程式为_____。
(5)“二次碱浸”时,若使溶液中的Ni2+沉淀完全,则需维持c(OH-)不低于_____。(已知:Ni(OH)2的Ksp=2×10-15,≈1.4)。
(6)若在流程中完成“系列操作”。则下列实验操作中,不需要的是____(填下列各项中序号)。
【答案】废镍催化剂粉碎、增大硫酸浓度、升温一种合理即可 实现镍元素和铁元素的分离或除去铁元素 防止氨水分解生成氨气,脱离反应体系,不利于生成[Ni(NH3)6]2+ 3NiS+8HNO3(稀)=3Ni(NO3)2+2NO↑+3S↓+4H2O 1.42×10-5mol·L-1 cd
【解析】
废镍催化剂(主要成分为NiCO3和SiO2,含少量Fe2O3、Cr2O3)经酸溶得到硫酸镍、硫酸铁、硫酸铬溶液,二氧化硅不溶于硫酸为滤渣I的主要成分;向滤液中加入过量氢氧化钠溶液得到氢氧化镍沉淀、氢氧化铁沉淀、偏铬酸钠溶液,偏铬酸钠溶液为滤液I的主要成分;向沉淀中加入NH4Cl-氨水的混合液,氢氧化铁沉淀不溶于此溶液,为滤渣II的主要成分,氢氧化镍沉淀溶于此溶液得到[Ni(NH3)6]2+溶液;向溶液中通入H2S,生成NiS沉淀;向沉淀中滴入稀硝酸得到硝酸镍;向硝酸镍中加入氢氧化钠溶液得到氢氧化镍沉淀;向沉淀中加入硫酸得到硫酸镍;在经过系列操作得到NiSO4·7H2O,据此解答本题。
(1)为提高“酸溶”时镍元素的浸出率,可将废镍催化剂粉碎增加反应接触表面积、增大硫酸浓度、升温等措施,
故答案为:废镍催化剂粉碎、增大硫酸浓度、升温一种合理即可;
(2)根据信息可知,Cr(OH)3是两性氢氧化物,性质类似于氢氧化铝,铬离子与少量氢氧化钠反应生成氢氧化铬,若氢氧化钠过量,则过量的氢氧化钠与氢氧化铬反应生成偏铬酸钠,故“一次碱析”时,加入的NaOH溶液需过量,则含铬微粒发生反应的离子方程式为:,
故答案为:;
(3)废镍催化剂中的铁元素在“一次碱析”时转化为氢氧化铁,由于Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液,Ni(OH)2溶于NH4Cl-氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+,则“氨解”的目的是实现镍元素和铁元素的分离或除去铁元素;加热条件下,氨会挥发,因此控制低温的原因是:防止氨水分解生成氨气,脱离反应体系,不利于生成[Ni(NH3)6]2+,
故答案为:实现镍元素和铁元素的分离或除去铁元素;防止氨水分解生成氨气,脱离反应体系,不利于生成[Ni(NH3)6]2+;
(4)“氧化”时发生的反应是稀硝酸和NiS的反应,根据流程图反应生成S,则稀硝酸中氮元素由+5价降低到+2价生成NO,NiS中的硫元素由-2价升高到0价生成S单质,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为:3NiS+8HNO3(稀)=3Ni(NO3)2+2NO↑+3S↓+4H2O,
故答案为:3NiS+8HNO3(稀)=3Ni(NO3)2+2NO↑+3S↓+4H2O;
(5)氢氧化镍中存在溶解平衡,Ka=c(Ni2+)×c2(OH-),根据信息,离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全,则2×10-15=10-5×c2(OH-),解得c(OH-)=1.4×10-5mol/L,则若使溶液中Ni2+沉淀完全,需维持c(OH-)不低于1.4×10-5mol/L,
故答案为:1.42×10-5mol·L-1;
(6)“系列操作”的目的是从NiSO4溶液中得到NiSO4·7H2O,其操作包括:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,故不需要的操作为cd,
故答案为:cd。
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【题目】吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.充电时,阴极的电极反应为Ni(OH)2+OH--e-=NiO(OH)+H2O
B.放电时,负极的电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O
C.放电时,OH-移向镍电极
D.充电时,将电池的碳电极与外电源的正极相连
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【题目】25 ℃,c(HCN)+c(CN-)=0.1 mol·L-1的一组HCN和NaCN的混合溶液,溶液中 c(HCN)、c(CN-)与pH的关系如图所示。下列有关离子浓度关系叙述正确的是( )
A.将 0.1 mol·L-1 的 HCN 溶液和 0.1 mol·L-1NaCN溶液等体积混合(忽略溶液体积变化):c(Na+)>c(HCN)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)
B.W 点表示溶液中:c(Na+)=c(HCN)+c(CN-)
C.pH=8的溶液中:c(Na+)+c(H+)+c(HCN)=0.1 mol·L-1+c(OH-)
D.将0.3 mol·L-1 HCN溶液和0.2 mol·L-1NaOH溶液等体积混合(忽略溶液体积变化):c(CN-)+3c(OH-)=c(HCN)+3c(H+)
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【题目】已知AgCl的Ksp=1.8×10-10。常温下在100 mL 0.01 mol·L-1 KCl溶液中,加入1 mL0.01 mol·L-1 AgNO3溶液,下列说法正确的是 ( )
A.有AgCl沉淀析出B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定D.有沉淀但不是AgCl
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【题目】X、Y、Z、M 均为中学化学中常见物质,一定条件下它们之间有如下转化关系(其它产物已略去)。下列说法中不正确的是( )
A.若 M 是单质铁,则 Z 溶液可能是 FeCl2 溶液
B.若 M 是氢氧化钠,则 X 水溶液呈酸性
C.若 M 是氧气,则 X、Z 的相对分子质量可能相差 48
D.若 M 是强氧化性的单质,则 X 可能是金属铝
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【题目】炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧,活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示,活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法错误的是
A. 氧分子的活化包括O-O键的断裂与C-O键的生成
B. 每活化一个氧分子放出0.29eV的能量
C. 水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV
D. 炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂
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【题目】某溶液中可能含有离子:K+、Na+、Fe2+、Fe3+、SO32-、SO42-,且溶液中各离子的物质的量相等,将此溶液分为两份,一份加高锰酸钾溶液,现象为紫色褪去,另一份加氯化钡溶液,产生了难溶于水的沉淀。下列说法正确的是( )
A.若溶液中含有硫酸根,则可能含有K+
B.若溶液中含有亚硫酸根,则一定含有K+
C.溶液中可能含有Fe3+
D.溶液中一定含有Fe2+和SO42-
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【题目】一定温度下,密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g))△H<0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。其中在t2时刻改变了某个条件,下列有关说法正确的是( )
A. t1时平衡常数K1小于t3时平衡常数K2
B. t1时平衡混合气的M1 >t3时平衡混合气的M2
C. t2时刻改变的条件可能是:升温或缩小容器体积
D. t1时平衡混合气中的SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数
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【题目】为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:
(1)定性如图甲可通过观察________________现象,定性比较得出结论。有同学提出将CuSO4改为CuCl2更为合理,其理由是________________
(2)定量如图乙所示,实验时均以生成40mL气体为准,其它可能影响实验的因素均已忽略。图中仪器A的名称为________________,实验中需要测量的数是________________
(3)加入0.10 mol MnO2粉末于50 mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。A、B、C、D各点反应速率由快到慢的顺序为________。
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