Question

【題目】醋酸鎳（(CH3COO)2Ni]是一種重要的化工原料。一種以含鎳廢料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）為原料，制取醋酸鎳的工藝流程圖如下：

相關離子生成氫氧化物的pH和相關物質的溶解性如下表：

(1)粉碎含鎳廢料的作用__________________________________

(2)酸浸過程中，l molNiS失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體。寫出該反應的化學方程式：___。

(3)寫出氧化步驟中加入H2O2發生反應的離子方程式：____。

(4)調節pH除鐵、鋁步驟中，溶液pH的調節范圍是____。

(5)濾渣3主要成分的化學式是____。

(6)沉鎳過程中，若c(Ni2+)= 2.0 mol．L-1，欲使100 mL該濾液中的Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤10-5 mol·L-1]，則需要加入Na2CO3固體的質量最少為____g（保留一位小數）。

(7)保持其他條件不變，在不同溫度下對含鎳廢料進行酸浸，鎳浸出率隨時間變化如圖。酸浸的最佳溫度與時間分別為____℃、______min。

Answer 1

【答案】加快化學反應速率，提高鎳的浸出率 NiS+H2SO4+2HNO3═NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O 2Fe2＋+H2O2+2H＋═2Fe3＋+2H2O 5.0≤pH＜6.7 CaF2 31.8 70 120

【解析】

含鎳廢料（含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）粉碎，加硫酸和硝酸酸浸，過濾，濾渣1為二氧化硅和硫酸鈣，浸出液含有Ni2＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋，加H2O2把亞鐵離子氧化為Fe3＋，然后加NaOH調節pH，使Al3＋、Fe3＋轉化為沉淀，同時Ni2＋不能轉化為沉淀，所以調節pH的范圍5.0≤pH＜6.7，過濾，濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁，濾液中含有Ni2＋、Ca2＋，再加氟化銨，生成CaF2沉淀，過濾，濾渣3為CaF2，濾液中加碳酸鈉生成NiCO3沉淀，過濾，濾渣中加醋酸溶解，生成（CH3COO）2Ni溶液，然后蒸發濃縮、冷卻結晶得到（CH3COO）2Ni固體。

（1）將含鎳原料粉碎可以加快化學反應速率，提高鎳的浸出率；

（2）酸浸過程中，1mol NiS被硝酸氧化失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體，則生成NO和SO2，其反應的化學方程式為：NiS+H2SO4+2HNO3═NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O；

（3）溶液中的亞鐵離子不容易轉化為沉淀，加H2O2把亞鐵離子氧化為Fe3＋，反應的離子方程式為：2Fe2＋+H2O2+2H＋═2Fe3＋+2H2O；

（4）調節pH使Al3＋、Fe3＋轉化為沉淀，同時Ni2＋不能轉化為沉淀，根據表中的數據可知，調節pH的范圍為5.0≤pH＜6.7；

（5）由流程以及物質的溶解性分析可知，濾渣3為CaF2；

（6）已知NiCO3的Ksp=1.0×10-5，使100ml該濾液中的Ni2＋沉淀物完全，即[c（Ni2＋）≤10-5mol·L-1]，則溶液中c（CO32－）=Ksp/c(Ni2＋)=1.0×10-5/10-5mol·L－1=1.0mol·L－1，與Ni2＋反應的n（CO32－）=cV=2mol·L－1×0.1L=0.2mol，則加入的碳酸鈉的總物質的量n（CO32－）=0.2mol+1.0mol·L－1×0.1L=0.3mol，所以m=nM=0.3mol×106g·mol－1=31.8g；

(7)由圖象可知，為70℃、120min時，酸浸出率最高；