Question

【題目】廢鎳催化劑中主要有Ni，還有Al、Fe、SiO2及其它不溶于酸、堿的雜質。現用廢鎳催化劑制備NiSO4·7H2O晶體，其流程如下圖：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10－38，Ka sp[Fe(OH)2]=8.0×10－16，K[Al(OH)3]=3.2×10－34，Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10－15，1g2=0.3，

回答下列問題

（1）“堿浸”的目的是______。

（2）“酸浸時發生的離子方程式為Fe+2H+=Fe2++H2↑、_______。

（3）“凈化除雜需要先加入H2O2溶液，發生反應的離子方程式為______，然后調節PH=_______時，使雜質離子恰好完全沉淀(注：離子濃度小于或等于1×10－5mol/L時沉淀完全)

（4）“操作A為”______。

（5）Ni2+在強堿性溶液中還可被NaClO氧化為NiOOH，該反應離子方程式為______。

（6） NiOOH也可作為原電池的電極材料，若在堿性條件下形成燃料電池，負極通入N2H4氣體，則負極的電極反應式為______。

Answer 1

【答案】除去Al、SiO2 Ni+2H+=Ni2++H2↑、OH-+H+=H2O H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O 3.3 過濾 2Ni2++4OH-+ClO-=2NiOOH↓+Cl-+H2O N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O

【解析】

廢鎳催化劑中主要有Ni，還有Al、Fe、SiO2及其它不溶于酸、堿的雜質，加堿發生的反應有Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，過濾后濾渣還有Ni、Fe及其它不溶于酸、堿的雜質，酸浸后得到Fe2+、Ni2+，凈化除雜是將Fe2+轉化為Fe3+，通過調節溶液的pH使Fe3+生成Fe（OH）3沉淀而除去但不使Ni2+生成沉淀，得到含Ni2+的濾液最后得到NiSO4·7H2O晶體。

（1）已知廢鎳催化劑主要含有Ni、Al、Fe、SiO2，堿浸時離子反應為Al+2OH-+2H2O=AlO2-+3H2↑、SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，目的是除去Al和SiO2；答案為：除去Al、SiO2

（2）酸浸時，Fe和Ni會反應，還有前面堿浸時過量的OH-也會反應，答案為Ni+2H+=Ni2++H2↑、OH-+H+=H2O；

（3）Fe3+會比Fe2+更容易通過調節pH沉淀出來，所以加雙氧水目的是氧化Fe2+，離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O；當Fe3+=1×10－5mol/L時Fe3+好完全沉淀，，；答案為：H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O；3.3；

（4）凈化除雜是將Fe2+轉化為Fe3+，通過調節溶液的pH使Fe3+生成Fe（OH）3沉淀而除去但不使Ni2+生成沉淀，所以操作A是固液分離的操作——過濾；答案為：過濾；

（5）Ni2+轉化為NiOOH，鎳元素由+2轉化為+3價，NaClO中氯元素降價生成Cl-，離子方程式為：2Ni2++4OH-+ClO-=2NiOOH↓+Cl-+H2O；答案為：2Ni2++4OH-+ClO-=2NiOOH↓+Cl-+H2O；

（6）在肼（N2H4）燃料電池中，通入燃料氣體N2H4為負極，在堿性電解質中失去電子生成氮氣和水，電極反應為N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，故答案為：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O。