Question

【題目】鎳（Ni）有良好的耐高溫、耐腐蝕、防銹功能，在電池、催化劑方面有廣泛的應(yīng)用。以硫化鎳礦（主要成分為NiS，另含少量CuS，FeS等雜質(zhì)）為原料制取純鎳的工藝流程如下：

已知物質(zhì)的還原性：Fe＞Ni＞H2＞Cu。

回答下列問題：

（1）在“熔煉”過程中，二價鐵的化合價沒有發(fā)生改變，則雜質(zhì)FeS與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。

（2）高鎳礦破碎、細(xì)磨的作用是___________________。

（3）在焰色反應(yīng)實驗中，可以用光潔無銹的鎳絲代替鉑絲蘸取化學(xué)試劑灼燒，原因是___________________。

（4）“除鐵”過程中，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為___________________。

（5）“電解”制粗鎳過程中，陽極發(fā)生的主要電極反應(yīng)為___________________。

（6）“電解精煉”過程中，需調(diào)節(jié)溶液的pH為2～5，原因是___________________。陽極泥的成分為___________________（寫名稱）。

Answer 1

【答案】2FeS+3O22FeO+2SO2 增大接觸面積，提高浮選率 鎳在焰色反應(yīng)中，火焰呈無色，不影響其他金屬元素的焰色 SiO2+2FeOFe2SiO4 NiS-2e-=Ni2++S pH<2時，溶液中c(H+)較大，H+易在陰極放電；pH>5時，Ni2+易形成Ni(OH)2沉淀 銅

【解析】

已知物質(zhì)的還原性：Fe＞Ni＞H2＞Cu，根據(jù)工藝流程分析可知，硫化鎳礦在“熔煉”過程中，通入氧氣后發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成可用于制取硫酸的SO2，并得到低鎳礦，向低鎳礦中加入石英發(fā)生反應(yīng)SiO2+2FeOFe2SiO4，得到高鎳礦，再經(jīng)破碎、細(xì)磨后得到鎳礦粉進行浮選，進而得到含有少量CuS的NiS，接著在NiSO4作電解質(zhì)溶液的條件下進行電解，NiS和CuS在陽極失去電子得到S單質(zhì)和Cu2+、Ni2+，Cu2+、Ni2+再在陰極得到電子得到含有少量Cu的粗鎳，最后再在NiSO4溶液中，調(diào)節(jié)pH至2~5，電解精煉得到純鎳，據(jù)此分析解答。

(1)在“熔煉”過程中，二價鐵的化合價沒有發(fā)生改變，高溫條件下，雜質(zhì)FeS與O2反應(yīng)生成FeO和SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeS+3O22FeO+2SO2，故答案為：2FeS+3O22FeO+2SO2；

(2)為了提高浮選率，得到較高純度NiS，可將高鎳礦破碎、細(xì)磨，增大其接觸面積，故答案為：增大接觸面積，提高浮選率；

(3)因為鎳在焰色反應(yīng)中，火焰呈無色，不會影響其他金屬元素的焰色，所以在焰色反應(yīng)實驗中，可以用光潔無銹的鎳絲代替鉑絲蘸取化學(xué)試劑進行灼燒，故答案為：鎳在焰色反應(yīng)中，火焰呈無色，不影響其他金屬元素的焰色；

(4)根據(jù)上述分析可知，“除鐵”過程中，向低鎳礦中加入石英發(fā)生反應(yīng)SiO2+2FeOFe2SiO4，故答案為：SiO2+2FeOFe2SiO4；

(5)“電解”制粗鎳過程中，主要是NiS在陽極失去電子得到S單質(zhì)和Ni2+，發(fā)生的主要反應(yīng)為NiS-2e-=Ni2++S，故答案為：NiS-2e-=Ni2++S；

(6)已知物質(zhì)的還原性：Fe＞Ni＞H2＞Cu，則氧化性：Cu2+>H+>Ni2+，若當(dāng)pH<2時，溶液中c(H+)較大，H+易在陰極放電，不易得到Ni單質(zhì)，pH>5時，Ni2+易形成Ni(OH)2沉淀，“電解精煉”過程中，得到的陽極泥的主要成分為Cu單質(zhì)，故答案為：pH<2時，溶液中c(H+)較大，H+易在陰極放電；pH>5時，Ni2+易形成Ni(OH)2沉淀；銅。