Question

【題目】為回收利用廢鎳催化劑（主要成分為NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等），科研人員研制了一種回收鎳的新工藝。工藝流程如圖：

已知：①常溫下，有關氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如表

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
開始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

②常溫下，Ksp(CaF2)= 2.7×10－11

回答下列問題：

（1）加快酸浸速率的常用措施有_____________（任寫一條）。

（2）寫出酸浸時Fe2O3和硫酸反應的離子方程式________________________________。

（3）浸出渣主要成分為CaSO4·2H2O和______________兩種物質。

（4）操作B的過程是先在40~50℃加入H2O2，其作用是___________________________（用離子方程式表示）；再調節PH至3.7~7.7，操作B可除去溶液中的______元素（填元素名稱）。

（5）操作C可除去溶液中的Ca2+，若控制溶液中F－濃度為3×10－3mol/L，則溶液中c(Ca2+):c(F－) =___________________。

（6）在堿性條件下，電解產生2NiOOH·H2O的原理分兩步：

① Cl－ 在陽極被氧化為ClO－，則陽極的電極反應為_____________________。

② Ni2+ 被ClO－氧化產生2NiOOH·H2O沉淀，則該步反應的離子方程式為______________。

Answer 1

【答案】適當加熱或攪拌或適當增大濃度（其他合理答案也可） Fe2O3+6H+=2Fe3+ +3H2O BaSO4 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O 鐵 1.0×10-3 Cl-+2OH-﹣2e-=ClO-+H2O ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOHH2O↓+Cl-

【解析】

廢鎳催化劑(主要成分為NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)，用硫酸浸取，過濾得含有鎳離子、鐵離子、鈣離子、銅離子的溶液，再通入硫化氫除去銅離子，且使鐵離子被還原成亞鐵離子，得硫化銅、硫固體，過濾得濾液中含有鎳離子、亞鐵離子、鈣離子，加入氟化鈉除去鈣離子，再加入氯化鈉后電解得NiOOH，灼燒得三氧化二鎳，硫化銅、硫固體灼燒后用硫酸酸浸得硫酸銅溶液，結晶可得硫酸銅晶體，以此解答該題。

(1)加快酸浸速率，可適當加熱或攪拌或適當增大濃度，故答案為：適當加熱或攪拌或適當增大濃度；

(2)Fe2O3和硫酸反應生成鹽和水,反應方程式為：Fe2O3+6H+=2Fe3+ +3H2O，故答案為：Fe2O3+6H+=2Fe3+ +3H2O；

(3)氧化鈣和氧化鋇與硫酸反應生成難溶的硫酸鈣和硫酸鋇,所以浸出渣主要成分為CaSO42H2O和BaSO4，故答案為：BaSO4；

(4)過氧化氫具有強氧化性,酸性條件下生成鐵離子,易生成氫氧化鐵沉淀而除去,反應的離子方程式為2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；鐵；

(5)根據常溫時CaF2的溶度積常數為2.7×1011可知，溶液中F濃度為3×103molL1，則Ca2+的濃度為=3×106mol/L，所以則溶液中==1.0×103，故答案為：1.0×103；

(6)①陽極上氯離子失電子生成氯氣，氯氣和氫氧根離子反應生成次氯酸根離子和水，所以陽極反應式為Cl+2OH2e═ClO+H2O，故答案為：Cl+2OH2e═ClO+H2O；

②Ni2+被ClO氧化產生2NiOOHH2O沉淀，其還原產物是氯離子，則根據電子的得失守恒可知,反應的離子方程式為ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOHH2O↓+Cl-，故答案為：ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOHH2O↓+Cl-。