Question

【題目】醋酸鎳[（CH3COO）2Ni]是一種重要的化工原料。一種以含鎳廢料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）為原料，制取醋酸鎳的工藝流程圖如下：

相關離子生成氫氧化物的pH和相關物質的溶解性如下表：

（1）調節pH步驟中，溶液pH的調節范圍是____________。

（2）濾渣1和濾渣3主要成分的化學式分別是____________、_____________。

（3）寫出氧化步驟中加入H2O2發生反應的離子方程式_____________。

（4）酸浸過程中，lmol NiS失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體。寫出該反應的化學方程式_______________。

（5）沉鎳過程中,若c（Ni2＋）＝2．0 mol· L－1，欲使100 mL該濾液中的Ni2＋沉淀完全[c（Ni2＋）≤10－5mol·L－1]，則需要加入Na2CO3固體的質量最少為______g。（保留小數點后1位有效數字）

（6）保持其他條件不變，在不同溫度下對含鎳廢料進行酸浸，鎳浸出率隨時間變化如右圖。酸浸的最佳溫度與時間分別為________℃、_______min。

Answer 1

【答案】(1)5.0≤pH＜6.7 (2)SiO2、 CaSO4 CaF2

(3)2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O(4)NiS+H2SO4+2HNO3＝NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O

(5)31.4g (6) 70 120

【解析】

試題分析：含鎳廢料（含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）粉碎，加硫酸和硝酸酸浸，過濾，濾渣1為二氧化硅和硫酸鈣，浸出液含有Ni2+、Fe2+、Al3+、Ca2+，加H2O2把亞鐵離子氧化為Fe3+，然后加NaOH調節pH，使Al3+、Fe3+轉化為沉淀，同時Ni2+不能轉化為沉淀，所以調節pH的范圍5.0≤pH＜6.7，過濾，濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁，濾液中含有Ni2+、Ca2+，再加氟化銨，生成CaF2沉淀，過濾，濾渣3為CaF2，濾液中加碳酸鈉生成NiCO3沉淀，過濾，濾渣中加醋酸溶解，生成（CH3COO）2Ni溶液，然后蒸發濃縮、冷卻結晶得到（CH3COO）2Ni固體；

（1）調節pH使Al3+、Fe3+轉化為沉淀，同時Ni2+不能轉化為沉淀，根據表中的數據可知，調節pH的范圍為5.0≤pH＜6.7；

（2）由流程分析可知，濾渣1為二氧化硅和硫酸鈣，濾渣3為CaF2；

（3）溶液中的亞鐵離子不容易轉化為沉淀，加H2O2把亞鐵離子氧化為Fe3+，反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O；

（4）酸浸過程中，1mol NiS被硝酸氧化失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體，則生成NO和SO2，其反應的化學方程式為NiS+H2SO4+2HNO3＝NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O；

（5）已知NiCO3的Ksp=9.6×10-4，使100ml該濾液中的Ni2+沉淀物完全，即[c（Ni2+）≤10-5molL-1]，

則溶液中c（CO32-）=Ksp÷c(Ni2+)=9.6×106÷1×105=0.96mol/L，與Ni2+反應的n（CO32-）=cV=2mol/L×0.1L=0.2mol，則加入的碳酸鈉的總物質的量n（CO32-）=0.2mol+0.96mol/L×0.1L=0.296mol，所以m=nM=0.296mol×106g/mol=31.4g；

（6）由圖象可知，為70℃、120min時，酸浸出率最高。