Question

【题目】某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质。部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示：

化学式	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3	Ni(OH)2
Ksp近似值	10-17	10-39	10-34	10-15

现用含镍废催化剂制备NiSO4·7H2O晶体，其流程图如下：

回答下列问题：

（1）“碱浸”时发生反应的离子方程式为2A1+2OH-+2H2O=2AlO2—+3H2↑，_________。

（2）“酸浸”所使用的酸为_____________。

（3）“净化除杂”需加入H2O2溶液，其作用是__________________________。然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀，此时的pH为____________（保留1位小数）。

（4）“操作A”为_____、过滤、洗涤、干燥，即得产品。

（5）NiSO4在NaOH溶液中可被NaClO氧化为NiOOH，该反应的化学方程式为_______。

（6）NiOOH可作为镍氢电池的电极材料，该电池的工作原理如下图所示，其充电时，正极的电极反应式为____________。

Answer 1

【答案】Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 稀硫酸(或硫酸、H2SO4) 将Fe2+氧化为Fe3+ 2.7 冷却结晶 2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+H2O+2Na2SO4 Ni(OH)2+OH--e-=-NiOOH+H2O

【解析】

某含镍（Ni）废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质，工艺流程的目的是用含镍废催化剂制备NiSO4·7H2O晶体，分析工艺流程，将含Ni废催化剂碱浸，Al和Al2O3溶于碱生成AlO2－，进行过滤操作，则Fe、Ni及其他不溶于碱的杂质被过滤出，进行酸浸，则Fe和Ni溶于酸形成Fe2＋和Ni2＋，进行过滤操作，则不溶于酸的杂质被过滤出，滤液中主要含有Fe2＋和Ni2＋，净化除杂主要除去Fe元素得到Ni元素的溶液，经过后续处理得到NiSO4·7H2O晶体。

（1）“碱浸”时Al和Al2O3溶于碱生成AlO2-，“碱浸”时发生反应的离子方程式为2A1+2OH-+2H2O=2AlO2—+3H2↑，Al2O3+2OH－═2AlO2-+H2O。

（2）工艺流程最终目的是制备NiSO4·7H2O晶体，所以酸浸时所用的酸应为H2SO4。

（3）“净化除杂”需加入H2O2溶液，其作用是氧化Fe2＋为Fe3＋，Fe3＋更易形成Fe（OH）3从而达到去除Fe元素的目的；然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀，溶液中c（Fe3＋）浓度低于10-5mol·L－1可认为Fe3＋几乎完全被除去，此时溶液中c（OH－）==10-11.3mol·L－1，则pH=14-pOH=14+lgc（OH－）=2.7；

（4）溶液中存在NiSO4，经过加热浓缩及“操作A”为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，即得产品。

（5）NiSO4在NaOH溶液中可被NaClO氧化为NiOOH，ClO－被还原为Cl－，该反应的化学方程式为2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+H2O+2Na2SO4。

（6）NiOOH可作为镍氢电池的电极材料，充电时阳极发生氧化反应，所以电极反应为：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O。