Question

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

請回答下列問題：

（1）為了提高“酸溶”工序中原料的浸出效率，采取的措施不合理的有______。

A．?dāng)嚢?/span>

B．適當(dāng)升高溫度

C．研磨礦石

D．用濃硫酸

（2）“酸溶”時，溶液中有Fe3+、Fe2+、Ni2+等生成，廢渣的主要成分是______；合金中的鎳難溶于稀硫酸，“酸溶”時除了加入稀硫酸，還要邊攪拌邊緩慢加入稀硝酸，反應(yīng)有N2生成，金屬鎳溶解的離子方程式為______。

（3）“除鐵”時控制溫度不超過40℃的原因是______；加入碳酸鈉的目的是______。

（4）Fe2+也可以用NaClO3氧化，生成的Fe3+在較小pH條件下水解，最終形成黃鈉鐵礬[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀而被除去，圖表示pH-溫度關(guān)系，圖中陰影部分為鈉鐵礬穩(wěn)定存在的區(qū)域。

則下列說法不正確的是______（填字母）

a．黃鈉鐵礬[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]中鐵為+2價

b．pH過低或過高均不利于生成黃鈉鐵礬，其原因相同

c．氯酸鈉在氧化Fe2+時，1 molNaClO3得到的電子數(shù)為6NA

d．工業(yè)生產(chǎn)中溫度常保持在85℃-95℃，控制溶液的pH為1.2～1.8，此時加入Na2SO4后生成黃鈉鐵礬

（5）“除銅”時，反應(yīng)的離子方程式為______，若用Na2S代替H2S除銅，優(yōu)點是______。

（6）已知某溫度下Ksp[Ni（OH）2]=4.0×10-15，該流程在“沉鎳”過程中需調(diào)節(jié)溶液pH約為______，Ni2+才剛好沉淀完全（離子沉淀完全的濃度≤10-5mol/L；lg2=0.30）。

Answer 1

【答案】D SiO2 5Ni＋12H＋＋2NO3－=5Ni2＋＋N2↑＋6H2O 溫度過高過氧化氫分解，濃度降低 調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3＋完全沉淀為黃鈉鐵礬 ab Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋ 不會有易揮發(fā)的有毒氣體H2S逸出，保護環(huán)境 9.3

【解析】

廢料與稀硫酸、稀硝酸溶液反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鎳，雙氧水具有強氧化性，加入雙氧水的目的是將Fe2＋氧化成Fe3＋，加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH，除去Fe3＋，通入硫化氫除去Cu2＋，硫化氫可與Cu2＋反應(yīng)生成CuS，加入氟化鈉，可生成氟化鈣、氟化鎂沉淀，最后調(diào)節(jié)pH生成氫氧化鎳沉淀，據(jù)此分析；

(1)“酸溶”中增大原料的利用率，可以采取的措施是攪拌、適當(dāng)升高溫度、粉碎（或研磨）、適當(dāng)增加酸的濃度，但是不能用濃硫酸，因為鐵與濃硫酸發(fā)生鈍化反應(yīng)，不符合該工藝流程，故D符合題意；

(2)廢料是鐵鎳合金，含有CuO、CaO、MgO、SiO2，鐵鎳合金能與混酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的離子，CuO、CaO、MgO為堿性氧化物，能與酸反應(yīng)生成相應(yīng)的離子，SiO2屬于酸性氧化物，不溶于水，且不與硫酸和硝酸反應(yīng)，因此廢渣的主要成分是SiO2；鎳與硝酸反應(yīng)生成Ni2＋和N2，其離子方程式為5Ni＋12H＋＋2NO3－=5Ni2＋＋N2↑＋6H2O；

(3)除鐵時需要加入H2O2，H2O2不穩(wěn)定受熱易分解，因此控制溫度不超過40℃的原因是防止溫度過高過氧化氫分解，濃度降低；加入碳酸鈉的目的是調(diào)節(jié)pH，使Fe3＋完全沉淀為黃鈉鐵礬；

(4)a．根據(jù)化合價代數(shù)和為0，推出Fe的化合價為＋3價，故a說法錯誤；

b．根據(jù)圖像，pH過低會將黃鈉鐵礬溶解，pH過高則不會生成黃鈉鐵礬，其原因不同，故b說法錯誤；

c．1molNaClO3氧化Fe2＋，得到電子物質(zhì)的量為1mol×1×[5－(－1)]=6mol，故c說法正確；

d．工業(yè)生產(chǎn)中溫度常保持在85℃～95℃，加入Na2SO4后生成黃鈉鐵礬，結(jié)合圖可知此時溶液的pH約為1.2～1.8，故d說法正確；

故答案選ab；

(5)根據(jù)流程，加入H2S除Cu2＋，CuS不溶于硫酸，即發(fā)生離子方程式為Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋；H2S具有臭雞蛋氣味的氣體，有毒，污染環(huán)境，Na2S代替H2S，優(yōu)點是不會有易揮發(fā)的有毒氣體H2S逸出，保護環(huán)境；

(6)Ni2＋才剛好沉淀完全時，c(Ni2＋)小于等于10－5mol·L－1，根據(jù)溶度積得出，c(OH－)==2.0×10－5mol·L－1，pOH=5－lg2=5－0.3=4.7，即pH=14－4.7=9.3。