Question

【題目】一種磁性材料的磨削廢料（含鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約21%）主要成分是鐵鎳合金，還含有銅、鈣、鎂、硅的氧化物。由該廢料制備純度較高的氫氧化鎳，工藝流程如下：

回答下列問(wèn)題：

（1）合金中的鎳難溶于稀硫酸，“酸溶”時(shí)除了加入稀硫酸，還要邊攪拌邊緩慢加入稀硝酸，反應(yīng)有N2生成。寫出金屬鎳溶解的離子方程式________________________。

（2）“除鐵”時(shí)H2O2的作用是____________________，為了證明添加的H2O2已足量，應(yīng)選擇的試劑是____________________（填“鐵氰化鉀”或“硫氰化鉀”）溶液。黃鈉鐵礬[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀顆粒大、沉淀速率快、容易過(guò)濾等特點(diǎn)，則x∶y∶m∶n＝1∶3∶2∶________。

（3）“除銅”時(shí)，反應(yīng)的離子方程式為_________________________，若用Na2S或Na2S2O3代替H2S除銅，優(yōu)點(diǎn)是__________________________。

（4）已知除雜過(guò)程在陶瓷容器中進(jìn)行，NaF的實(shí)際用量為理論用量的1.1倍，用量不宜過(guò)大的原因是_______________________________。

（5）100kg廢料經(jīng)上述工藝制得Ni(OH)2固體的質(zhì)量為31kg，則鎳回收率的計(jì)算式為_______。

（6）鎳氫電池已成為混合動(dòng)力汽車的主要電池類型，其工作原理如下：M+Ni(OH)2HM+NiOOH（式中M為儲(chǔ)氫合金）。寫出電池放電過(guò)程中正極的電極反應(yīng)式________。

Answer 1

【答案】5Ni + 12H+ + 2NO3 -= 5Ni2+ + N2↑ + 6H2O 將Fe2+氧化成Fe3+ 鐵氰化鉀 6 H2S + Cu2+ = CuS↓+ 2H+ 不易揮發(fā)污染性氣體H2S 過(guò)量的F—在酸性條件下會(huì)腐蝕陶瓷容器 100％ NiOOH + H2O +e- = Ni(OH)2 + OH-

【解析】

一種磁性材料的磨削廢料（含鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約21%）主要成分是鐵鎳合金，還含有銅、鈣、鎂、硅的氧化物，加入硫酸和硝酸酸溶，合金中的鎳難溶于稀硫酸，“酸溶”時(shí)除了加入稀硫酸，還要邊攪拌邊緩慢加入稀硝酸，反應(yīng)有N2生成，過(guò)濾除去廢渣，濾液中加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液pH除去鐵離子，過(guò)濾得到濾渣和濾液，濾液中加入H2S沉淀銅離子，過(guò)濾得到濾液中加入NaF用來(lái)除去鎂離子和鈣離子，過(guò)濾得到濾液中主要是鎳離子，加入氫氧化鈉溶液沉淀鎳離子生成氫氧化鎳固體，
（1）鎳和硝酸反應(yīng)生成鎳離子、氮?dú)夂退�，結(jié)合電荷守恒、原子守恒、電子守恒配平書寫離子方程式；
（2）過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子便于除去且不沉淀其他金屬離子，利用鐵氰化鉀和亞鐵離子結(jié)合生成藍(lán)色溶液檢驗(yàn)亞鐵離子是否除凈；由題給信息，黃鈉鐵礬[NaxFey(SO4)m(OH)n]元素化合價(jià)代數(shù)和為0；
（3）硫化氫和銅離子反應(yīng)生成難溶于酸的硫化銅沉淀，硫化氫是劇毒氣體分析；
（4）NaF的實(shí)際用量為理論用量的1.1倍，用量不宜過(guò)大是因?yàn)�，過(guò)量氟化鈉會(huì)在溶液中生成氟化氫，陶瓷容器中的二氧化硅會(huì)和氟化氫形成的酸溶液反應(yīng)；
（5）廢料含鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約21%，100kg廢料經(jīng)上述工藝制得Ni（OH）2固體的質(zhì)量為31kg，依據(jù)鎳元素守恒計(jì)算回收得到鎳和原來(lái)鎳的質(zhì)量，計(jì)算回收率；
（6）正極上NiOOH得電子生成Ni(OH)2。

（1）鎳和硝酸反應(yīng)生成鎳離子、氮?dú)夂退�，結(jié)合電荷守恒、原子守恒、電子守恒配平書寫離子方程式為：5Ni+12H++2NO3-=5Ni2++N2↑+6H2O，
故答案為：5Ni+12H++2NO3-=5Ni2++N2↑+6H2O；
（2）“除鐵”時(shí)H2O2的作用是過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子便于除去且不沉淀其他金屬離子，為了證明添加的H2O2已足量，應(yīng)選擇的試劑是利用鐵氰化鉀和亞鐵離子結(jié)合生成藍(lán)色溶液檢驗(yàn)亞鐵離子是否除凈，由題給信息，將某廢水中Fe2+氧化為Fe3+，再加入Na2SO4使其生成黃鈉鐵礬而除去，黃鈉鐵礬[NaxFey(SO4)m(OH)n]中鐵元素化合價(jià)為+3價(jià)，元素化合價(jià)代數(shù)和為0，x+3y-2m-n=0，得到x+3y=2m+n，x：y：m：n=1：3：2：p，則p=6，
故答案為：將亞鐵離子氧化為鐵離子；鐵氰化鉀；6；
（3）硫化氫和銅離子反應(yīng)生成難溶于酸的硫化銅沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+，硫化氫是劇毒氣體，若用Na2S或Na2S2O3代替H2S除銅，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)易揮發(fā)的有毒氣體硫化氫污染環(huán)境，
故答案為：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+；無(wú)易揮發(fā)的有毒氣體硫化氫污染環(huán)境；
（4）NaF是強(qiáng)堿弱酸鹽，氟化鈉水解生成HF能腐蝕陶瓷容器，故用量不宜過(guò)大，

故答案為：過(guò)量的F-離子生成氫氟酸會(huì)腐蝕陶瓷容器；
（5）廢料含鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約21%，100kg廢料經(jīng)上述工藝制得Ni(OH)2固體的質(zhì)量為31kg，廢料中鎳元素質(zhì)量=100kg×21%=21kg，反應(yīng)生成鎳元素質(zhì)量=31kg，

則鎳回收率的計(jì)算式=×100%= 100％，
故答案為：100％；

（6）NiMH電池放電過(guò)程中，正極上NiOOH得電子生成Ni(OH)2，根據(jù)得失電子守恒有NiOOH +e-= Ni(OH)2，根據(jù)電荷守恒利用OH-和H2O配平方程式，則正極的電極方程式為：NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-，
故答案為：NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-。