Question

【題目】以含鎳廢硫酸鹽(含 Ni2+ 、Fe2＋ 、Cu2＋ 、Co2＋ 、A13＋ 、Mn2＋ 、Cr3＋ 、Mg2＋ 、Zn2＋ 等)為原料制取NiSO4·6H2O 的工藝流程如下：

相關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH 范圍如下：

金屬離子	Co2＋	Co3＋	Fe2＋	Fe3＋	A13＋	Cr3＋	Ni2+
開始沉淀的pH	7.2	0.23	6.3	1.5	4.1	4.3	6.9
沉淀完全的pH	9.2	1.1	8.3	2.8	5.4	5.6	8.9

回答下列問(wèn)題：

(1)已知1gKsp(CuS)= -47.6，1gKsp(ZnS)= -23.8，則反應(yīng)ZnS＋Cu2＋CuS＋Zn2＋的平衡常數(shù)對(duì)數(shù)值1gK= ________________________。

(2)“除鐵、鈷”時(shí)，加入H2O2的目的是 ______________，得到的渣X為________。

(3) “除鋁、鉻”時(shí)，調(diào)pH 范圍為 _________；濾渣Y 中含Cr(OH)3，其性質(zhì)與 A1(OH)3 類似，寫出Cr(OH)3與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式： __________________。

(4)“除錳”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________。

(5)“酸溶”得到溶液制備 NiSO4·6H2O晶體，還需進(jìn)行的操作工藝是___________。

Answer 1

【答案】23.8 將 Fe2+ 、Co2+ 氧化為Fe3+ 、Co3+ Fe(OH)3 和 Co(OH)3 5.6≤pH＜6.9 Cr(OH)3+ NaOH=NaCrO2 + 2H2O 3Mn2+ + 2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+ 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾（洗滌）并干燥

【解析】

含鎳廢硫酸鹽(含 Ni2+ 、Fe2＋ 、Cu2＋ 、Co2＋ 、A13＋ 、Mn2＋ 、Cr3＋ 、Mg2＋ 、Zn2＋等)加水溶解，各種離子都進(jìn)入溶液，過(guò)濾后去除溶渣；在濾液中加入Na2S溶液，Zn2+、Cu2+分別轉(zhuǎn)化為ZnS、CuS，過(guò)濾后除去；往濾液中加入H2O2，將Fe2+氧化為Fe3+、Co2+氧化為Co3+，調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為：2.8≤pH＜4.1，將Co3+轉(zhuǎn)化為Co(OH)3沉淀、Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀；再調(diào)節(jié)pH范圍為：5.6≤pH＜6.9，將Al3+、Cr3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3、Cr(OH)3沉淀；往濾液中加入NaF溶液，將Mg轉(zhuǎn)化為MgF2沉淀，成為濾渣Z；往濾液中加入KMnO4的H2SO4溶液，將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2沉淀；濾液中加入Na2CO3溶液，將Ni2+轉(zhuǎn)化為NiCO3沉淀；再往濾液中加入硫酸酸洗，去除CO32-等并調(diào)節(jié)溶液的pH，然后將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，從而獲得NiSO4·6H2O。

(1)已知1gKsp(CuS)= -47.6，1gKsp(ZnS)= -23.8，則反應(yīng)ZnS＋Cu2＋CuS＋Zn2＋的平衡常數(shù)K===，則對(duì)數(shù)值1gK=lg=lgKsp(ZnS)-lgKsp(CuS) = -23.8+47.6=23.8。答案為：23.8；

(2)由以上分析知，“除鐵、鈷”時(shí)，加入 H2O2的目的是將 Fe2+ 、Co2+ 氧化為Fe3+ 、Co3+，得到的濾渣X為Fe(OH)3和Co(OH)3。答案為：將 Fe2+、Co2+氧化為Fe3+、Co3+；Fe(OH)3和Co(OH)3；

(3)由以上分析可知，“除鋁、鉻”時(shí)，需將Al3+、Cr3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3、Cr(OH)3沉淀，但不能將Ni2+轉(zhuǎn)化為沉淀，所以調(diào)pH范圍為5.6≤pH＜6.9；濾渣Y中含Cr(OH)3，其性質(zhì)與 A1(OH)3 類似，則Cr(OH)3與NaOH反應(yīng)生成NaCrO2和H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式： Cr(OH)3+NaOH=NaCrO2+2H2O。答案為：5.6≤pH＜6.9；Cr(OH)3+NaOH=NaCrO2+2H2O；Cr(OH)3+NaOH=NaCrO2+2H2O；

(4)“除錳”時(shí)，加入KMnO4的H2SO4溶液，將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2沉淀，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Mn2++ 2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+。答案為：3Mn2++ 2MnO4-+2H2O =5MnO2↓+ 4H+；

(5)“酸溶”得到溶液制備NiSO4·6H2O晶體，即從溶液中提取溶質(zhì)，需進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等常規(guī)操作，所以還需進(jìn)行的操作工藝是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾（洗滌）并干燥。答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾（洗滌）并干燥。