Question

【題目】已知草酸鎳晶體(NiC2O4·2H2O)難溶于水，工業(yè)上從廢鎳催化劑(主要成分為Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程如圖所示：

已知：①相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH見(jiàn)表中數(shù)據(jù)：

金屬離子	Fe3＋	Fe2＋	Al3＋	Ni2＋
開(kāi)始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

②Ksp(CaF2)＝1.46×10-10；

③當(dāng)某物質(zhì)濃度小于1.0×10-5 mol·L-1時(shí)，視為完全沉淀。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）在酸浸過(guò)程中會(huì)適當(dāng)增大酸的濃度并不斷快速攪拌，目的是______________。

（2）寫(xiě)出“沉鎳”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：______________________________，當(dāng)Ca2＋沉淀完全時(shí)，溶液中 c(F-)> ________mol·L-1(寫(xiě)出計(jì)算式即可)。

（3）試劑a是一種綠色氧化劑，寫(xiě)出“氧化”時(shí)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式：_______________________________。

（4）操作a的內(nèi)容包括過(guò)濾，洗滌，干燥。請(qǐng)用簡(jiǎn)潔語(yǔ)言描述洗滌的方法是__________________________。

（5）“調(diào)pH”時(shí)pH的調(diào)控范圍為______≤PH<6.8。

Answer 1

【答案】提高“酸浸”速率 Ni2++C2O42-+2H2O= 2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2(SO4)3+2H2O 過(guò)濾結(jié)束后，沿玻璃棒往漏斗中注水至淹沒(méi)沉淀待水自然流下，重復(fù)操作2-3次 5.0

【解析】

廢鎳催化劑（成分主要為Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等），用硫酸溶解，SiO2不與硫酸反應(yīng)，過(guò)濾得到濾液中含有NiSO4、FeSO4、Al2(SO4)3、CaSO4及過(guò)量的硫酸；試劑a是一種綠色氧化劑，a是H2O2， H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，加入Ni(OH)2調(diào)節(jié)pH，使pH大于5.0小于6.8，Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀、Al3+轉(zhuǎn)化為Al)OH)3沉淀，過(guò)濾除去，濾液中含有NiSO4、CaSO4，向?yàn)V液中加入NH4F，除去Ca2+，過(guò)濾，再向?yàn)V液中加入(NH4)2C2O4，得到草酸鎳沉淀，再過(guò)濾、洗滌、干燥得草酸鎳晶體，據(jù)此答題。

（1）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素可知，適當(dāng)增大酸的濃度并不斷快速攪拌，可提高浸出率；

（2）向NiSO4溶液中加入(NH4)2C2O4，得到草酸鎳沉淀，“沉鎳”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為：Ni2++C2O42-+2H2O=，當(dāng)Ca2＋沉淀完全時(shí)，Ca2＋的濃度小于1.0×10-5 mol·L-1，根據(jù)氟化鈣的溶度積常數(shù)，溶液中 c(F-)> ；

（3）試劑a是一種綠色氧化劑，所以加入的a是H2O2，亞鐵離子被氧化成鐵離子，所以“氧化”時(shí)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2(SO4)3+2H2O；

（4）操作a的內(nèi)容包括過(guò)濾，洗滌，干燥。洗滌沉淀的方法是過(guò)濾結(jié)束后，沿玻璃棒往漏斗中注水至淹沒(méi)沉淀待水自然流下，重復(fù)操作2-3次；

（5）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，pH為5.0時(shí)，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH為6.8時(shí)Ni2+開(kāi)始沉淀，所以pH的調(diào)控范圍為5.0≤PH<6.8。