[题目]某化学小组通过查阅资料.设计了如图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4·7H2O.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如表:(1)溶液①中的阴离子有 .“酸浸时所加入的酸是 .(2)加入H2O2时发生反应� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】某化学小组通过查阅资料，设计了如图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4·7H2O。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如表：

（1）溶液①中的阴离子有_________，“酸浸”时所加入的酸是____________（填化学式）。

（2）加入H2O2时发生反应的离子方程式为________________________，操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是___________________。

（3）产品晶体中混有少量绿矾（FeSO4·7H2O），其原因可能是_______________（写出一点即可）。

称取50克该产品晶体配成100mL溶液，取20mL该溶液用0.1mol/L的酸性KMnO4溶液滴定，消耗酸性KMnO4溶液10mL（Ni2+不被氧化），则该产品晶体的纯度是___________。

（4）NiSO4·7H2O可用于制备镍氢电池（NiMH），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电极反应式________。

【答案】OH-、AlO2- H2SO4 H2O2 +2Fe2++2H+ =2Fe3+ + 2H2O 3.2~7.1 H2O2用量不足（或保温时间不够） 86.1% NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-

【解析】

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）含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）的单质及氧化物，铝和氧化铝都可以和强碱反应溶解得到溶液含有偏铝酸盐，则溶液①中的阴离子有OH-、AlO2-；依据最后制备NiSO47H2O，防止引入其他杂志离子需要加入硫酸进行溶解；

（2）酸浸过滤加入过氧化氢的目的是氧化亚铁离子为铁离子，加入H2O2时发生反应的离子方程式为H2O2 +2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；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；

（3）含有绿矾晶体说明在加入过氧化氢保温过程中，过氧化氢未把亚铁离子全部氧化；用高锰酸钾溶液滴定亚铁离子发生氧化还原反应，离子反应为：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，根据反应方程式计算硫酸亚铁杂质的含量，进而计算样品中纯度；

（4）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，正极上NiOOH得电子生成Ni(OH)2。

（1）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%），溶液①为碱浸后过滤得到的溶液，铝和氧化铝都可以和强碱反应溶解，得到溶液含有偏铝酸盐，则溶液①中的阴离子有OH-、AlO2-；依据最后制备NiSO47H2O，防止引入其他杂志离子需要加入硫酸进行溶解，

故答案为：OH-、AlO2-；H2SO4；

（2）酸浸过滤加入过氧化氢的目的是氧化亚铁离子为铁离子，加入H2O2时发生反应的离子方程式为H2O2 +2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；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，

故答案为：H2O2 +2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；3.2~7.1；

（3）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；用高锰酸钾溶液滴定亚铁离子发生氧化还原反应，离子反应为：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，则MnO4-~5Fe2+，则20mL 样品溶液中n(FeSO4)= n(Fe2+)=5n(MnO4-)=5×0.1mol/L×0.01L=0.005mol，故100mL该样品溶液中n(FeSO4)= 0.005mol×=0.025mol，则m(FeSO47H2O)= 0.025mol×278g/mol=6.95g，m(FeSO47H2O)+ m(NiSO47H2O)=50g，故NiSO47H2O的纯度==86.1%，

故答案为：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；86.1%；

（4）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，

故答案为：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-。

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