Question

【題目】工業(yè)上利用廢鎳催化劑（主要成分為Ni，還含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO）制備草酸鎳晶體（NiC2O4·2H2O）的流程如下：

（1）NiC2O4·2H2O中C的化合價是___。既能加快“酸浸”反應(yīng)速率又能提高“酸浸”原料利用率的操作措施為___。

（2）“濾渣Ⅰ”的主要成分是___。

（3）在隔絕空氣的條件下，高溫煅燒無水NiC2O4得到Ni2O3和兩種含碳元素的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___。

（4）高能鋰離子電池的總反應(yīng)為2Li+FeS=Fe+Li2S。用該電池作電源電解含鎳酸性廢水回收Ni的裝置如圖（圖中X、Y為電極，LiPF6·SO(CH3)2為電解質(zhì)）。

①電極X的反應(yīng)材料是___（填化學(xué)式）；中間隔室b可以得到的主要物質(zhì)Z是___（填化學(xué)式）。

②電解總反應(yīng)的離子方程式為___。

已知F＝96500C/mol，若電池工作tmin，維持電流強度為I A，理論回收Ni___g（寫出計算表達(dá)式即可）。

Answer 1

【答案】+3 廢鎳催化劑粉碎或適當(dāng)加熱、適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌等 SiO2和CaSO4 2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑ FeS NaCl 4OH-+2Ni2+O2↑+2Ni+2H2O

【解析】

制備草酸鎳晶體（NiC2O4·2H2O）的流程：廢鎳催化劑（主要成分為Ni，還含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO）加入硫酸溶解得到含有Ni2+、Zn2+、Fe2+、Ca2+的酸性溶液，部分Ca2+與SO42-結(jié)合得到微溶物CaSO4，SiO2不溶于酸，過濾，濾渣I為SiO2和CaSO4，向濾液中加入NaClO溶液氧化Fe2+為Fe3+，同時將其沉淀為Fe(OH)3，過濾，濾渣II為Fe(OH)3，再向濾液中加入NH4F溶液，沉淀Ca2+為CaF2，濾渣III為CaF2，最后加入有機萃取劑萃取Zn2+，得到的水層主要為Ni2+，再向其中加入(NH4)2C2O4溶液，得到產(chǎn)品草酸鎳晶體（NiC2O4·2H2O），高溫煅燒無水NiC2O4的反應(yīng)為：2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑；

用高能鋰離子電池作電源電解含鎳酸性廢水回收Ni：高能鋰離子中，Li為電源負(fù)極，FeS為電源正極，電解池中連接電源負(fù)極的為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，連接電源正極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此分析作答。

（1）NiC2O4·2H2O中鎳元素+2價，氧元素2價，化合物中元素化合價總共為0，則碳元素+3價；將廢鎳催化劑粉碎或適當(dāng)加熱、適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌等能加快“酸浸”反應(yīng)速率又能提高“酸浸”原料利用率，

故答案為：+3；廢鎳催化劑粉碎或適當(dāng)加熱、適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌等；

（2）由上述分析可知，濾渣I為SiO2和CaSO4，

故答案為：SiO2和CaSO4；

（3）高溫煅燒無水NiC2O4得到Ni2O3和兩種含碳元素的氣體，氣體為一氧化碳和二氧化碳，故反應(yīng)為：2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑，

故答案為：2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑；

（4）①因該電解池的目的是從含鎳酸性廢水回收Ni，因此c池中發(fā)生還原反應(yīng)，故Y電極為電源負(fù)極，X為電源正極，由電池總反應(yīng)可知，其電源正極的反應(yīng)材料為FeS；該電解池工作時，c池中Ni2+被還原，Cl-通過陰離子交換膜進(jìn)入b中，a池中OH-發(fā)生氧化反應(yīng)生成水和氧氣，Na+通過陽離子交換膜進(jìn)入b池中，因此b池中得到的主要物質(zhì)為NaCl，

故答案為：FeS；NaCl；

②由①分析可知，其電解池總反應(yīng)為：4OH-+2Ni2+O2↑+2Ni+2H2O；由題可知，tmin內(nèi)轉(zhuǎn)移電子mol，Ni2+被還原為Ni，每生成1molNi，轉(zhuǎn)移電子為2mol，因此可回收Ni的質(zhì)量為g，

故答案為：4OH-+2Ni2+O2↑+2Ni+2H2O；。