Question

【題目】七水合硫酸鎳為水綠色斜方棱形晶體，有甜味，俗稱“翠礬”。某學習小組用含鎳催化劑廢渣（主要成分是鎳單質，含少量鐵、鋁單質及其氧化物，以及少量難溶性雜質），制備七水合硫酸鎳晶體，流程圖如下：

幾種難溶堿開始沉淀和完全沉淀的 pH：

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

回答下列問題：

(1)“堿浸”操作發生的離子方程式為____________。

(2)①“固體①”的主要成分是__________，雙氧水作用為___________。

②如果加入雙氧水量不足或“保溫時間較短”，對實驗結果的影響是_______________________，設計實驗證明產品中是否含“雜質”：____________。（不考慮硫酸鎳影響）

(3) “操作 b”中調節溶液 pH 范圍是_________，“操作 c”之前，“調節 pH 為 2～3”的目的是_______。

(4) “操作 c”具體是指___________________、過濾、洗滌、干燥。

(5)取 4.000 g 硫酸鎳晶體產品（NiSO4·7H2O）于錐形瓶中，加入足量的去離子水溶解，用0.2000 mol·L-1 的標準溶液EDTA（Na2H2Y）滴定至終點（發生Ni2++ H2Y2- = NiY2-+ 2H+ ），三次實驗消耗標準液的體積分別為 69.10 mL、68.90 mL、59.00 mL，則產品純度為_________%。（計算結果保留到小數點后 2 位，不考慮雜質反應）。

Answer 1

【答案】2A1 + 2OH- + 2H2O=2A1O2- + 3H2↑、Al2O3 +2OH- =2A1O2- + H2O 難溶性雜質 將Fe2+氧化為Fe3+，且不引入新雜質 產品中混有綠礬（FeSO4·7H2O ） 取少量樣品加入蒸餾水溶解，滴加鐵氰化鉀溶液，產生藍色沉淀，則產品中含有Fe2+ 3.2≤pH<7.1 抑制Ni2+水解 蒸發濃縮、冷卻結晶 96.95

【解析】

鎳催化劑廢渣（主要成分是鎳單質，含少量鐵、鋁單質及其氧化物，以及少量難溶性雜質）堿浸，鋁單質及其氧化物溶解生成偏鋁酸鈉，過濾后所得溶液①的成分為NaAlO2；濾渣中含有鎳單質、鐵及其氧化物、難溶性雜質；酸浸后鎳、鐵及其氧化物溶解生成硫酸鎳、硫酸鐵及硫酸亞鐵；過濾后所得固體①為難溶性雜質，濾液中加入H2O2將Fe2+完全氧化為Fe3+，然后調節pH將Fe3+生成Fe(OH)3，但不能讓Ni2+生成沉淀，過濾所得固體②的成分為Fe(OH)3；然后再調節pH，也就是增大溶液的酸性，防止Ni2+水解生成Ni(OH)2沉淀，再蒸發結晶便可獲得NiSO4·7H2O晶體。

(1)鋁單質及其氧化物溶解生成偏鋁酸鈉，“堿浸”操作發生的離子方程式為2A1 + 2OH- + 2H2O=2A1O2- + 3H2↑、Al2O3 +2OH- =2A1O2- + H2O；答案為：2A1 + 2OH- + 2H2O=2A1O2- + 3H2↑、Al2O3 +2OH- =2A1O2- + H2O；

(2)①由以上分析知，“固體①”的主要成分是難溶性雜質；濾液中加入H2O2是為了將Fe2+轉化為Fe3+，所以雙氧水的作用為：將Fe2+氧化為Fe3+，且不引入新雜質；答案為：難溶性雜質；將Fe2+氧化為Fe3+，且不引入新雜質；

②如果加入雙氧水量不足或“保溫時間較短”，則Fe2+有一部分未被氧化為Fe3+，對實驗結果的影響是產品中混有綠礬(FeSO4·7H2O)，證明產品中是否含“雜質”，即檢驗Fe2+的存在，設計實驗為：取少量樣品加入蒸餾水溶解，滴加鐵氰化鉀溶液，產生藍色沉淀，則產品中含有Fe2+；答案為：產品中混有綠礬(FeSO4·7H2O)；取少量樣品加入蒸餾水溶解，滴加鐵氰化鉀溶液，產生藍色沉淀，則產品中含有Fe2+；

(3) “操作 b”中調節溶液 pH，應讓Fe3+完全轉化為Fe(OH)3沉淀，但不能讓Ni2+生成沉淀，其范圍是3.2≤pH<7.1；由以上分析知，“操作 c”之前，“調節 pH 為 2～3”的目的是抑制Ni2+水解。答案為：3.2≤pH<7.1；抑制Ni2+水解；

(4)從溶液中提取溶質，應進行蒸發結晶，所以 “操作 c”具體是指蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶；

(5)三次實驗消耗標準液的體積分別為69.10mL、68.90mL、59.00mL，其中59.00mL偏差太大，應舍去，然后計算69.10mL、68.90 mL的平均值為69.00 mL。

從反應方程式看，Ni2+—H2Y2-—NiSO4·7H2O，從而得出產品純度為=96.95%；答案為：96.95。