Question

【題目】已知草酸鎳晶體(NiC2O4·2H2O)難溶于水，工業上從廢鎳催化劑(主要成分為Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程如圖所示：

已知：①相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH見表中數據：

金屬離子	Fe3＋	Fe2＋	Al3＋	Ni2＋
開始沉淀的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當某物質濃度小于1.0×10-5 mol·L-1時，視為完全沉淀。

請回答下列問題：

（1）在酸浸過程中會適當增大酸的濃度并不斷快速攪拌，目的是______________。

（2）寫出“沉鎳”時發生反應的離子方程式：______________________________，當Ca2＋沉淀完全時，溶液中 c(F-)> ________mol·L-1(寫出計算式即可)。

（3）試劑a是一種綠色氧化劑，寫出“氧化”時反應的化學反應方程式：_______________________________。

（4）操作a的內容包括過濾，洗滌，干燥。請用簡潔語言描述洗滌的方法是__________________________。

（5）“調pH”時pH的調控范圍為______≤PH<6.8。

Answer 1

【答案】提高“酸浸”速率 Ni2++C2O42-+2H2O= 2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2(SO4)3+2H2O 過濾結束后，沿玻璃棒往漏斗中注水至淹沒沉淀待水自然流下，重復操作2-3次 5.0

【解析】

廢鎳催化劑（成分主要為Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等），用硫酸溶解，SiO2不與硫酸反應，過濾得到濾液中含有NiSO4、FeSO4、Al2(SO4)3、CaSO4及過量的硫酸；試劑a是一種綠色氧化劑，a是H2O2， H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，加入Ni(OH)2調節pH，使pH大于5.0小于6.8，Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀、Al3+轉化為Al)OH)3沉淀，過濾除去，濾液中含有NiSO4、CaSO4，向濾液中加入NH4F，除去Ca2+，過濾，再向濾液中加入(NH4)2C2O4，得到草酸鎳沉淀，再過濾、洗滌、干燥得草酸鎳晶體，據此答題。

（1）根據影響化學反應速率的因素可知，適當增大酸的濃度并不斷快速攪拌，可提高浸出率；

（2）向NiSO4溶液中加入(NH4)2C2O4，得到草酸鎳沉淀，“沉鎳”時反應的離子方程式為：Ni2++C2O42-+2H2O=，當Ca2＋沉淀完全時，Ca2＋的濃度小于1.0×10-5 mol·L-1，根據氟化鈣的溶度積常數，溶液中 c(F-)> ；

（3）試劑a是一種綠色氧化劑，所以加入的a是H2O2，亞鐵離子被氧化成鐵離子，所以“氧化”時反應的化學反應方程式為2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2(SO4)3+2H2O；

（4）操作a的內容包括過濾，洗滌，干燥。洗滌沉淀的方法是過濾結束后，沿玻璃棒往漏斗中注水至淹沒沉淀待水自然流下，重復操作2-3次；

（5）根據表中的數據可知，pH為5.0時，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH為6.8時Ni2+開始沉淀，所以pH的調控范圍為5.0≤PH<6.8。