Question

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

回答下列問題：

（1）“酸溶”時，溶液中有Fe3＋、Fe2＋、Ni2＋等生成，廢渣的主要成分是__________；金屬鎳溶解的離子方程式為__________________________________________。

（2）“除鐵”時H2O2的作用是___________________，加入碳酸鈉的目的是__________________________________________。

（3）“除銅”時，反應的離子方程式為_____________________________________，若用Na2S代替H2S除銅，優(yōu)點是__________。

（4）已知除鈣鎂過程在陶瓷容器中進行，NaF的實際用量不能過多的理由為_____________________。

（5）已知常溫下Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10－15，該流程在“沉鎳”過程中需調節(jié)溶液pH約為_______，Ni2＋才剛好沉淀完全（離子沉淀完全的濃度≤10－5 mol/L；lg2=0.30）

Answer 1

【答案】SiO2 5Ni+12H++2NO3-=5Ni2++N2↑+6H2O 將亞鐵離子氧化為鐵離子 調節(jié)溶液的pH，使Fe3+完全沉淀為黃鈉鐵礬渣 H2S+Cu2+=CuS↓+2H+ 無易揮發(fā)的有毒氣體H2S逸出，可保護環(huán)境 過量的F-生成氫氟酸會腐蝕陶瓷容器 9.15

【解析】

廢料與稀硫酸、稀硝酸酸溶反應生成硫酸亞鐵、硫酸鎳。雙氧水具有強氧化性，加入雙氧水目的是將Fe2+全部氧化為Fe3+，加入碳酸鈉調節(jié)pH，除掉鐵離子，通入硫化氫除掉銅離子，硫化氫可與銅離子反應生成硫化銅，加入氟化鈉，可生成氟化鈣、氟化鎂沉淀，最后調節(jié)pH生成氫氧化鎳沉淀。

(1) SiO2不溶于硫酸和硝酸，故“酸溶”時，廢渣的主要成分是SiO2；金屬鎳溶解時被氧化為鎳離子的同時硝酸被還原產生氮氣，反應的離子方程式為5Ni+12H++2NO3-=5Ni2++N2↑+6H2O；（2）雙氧水具有強氧化性，加入雙氧水目的是將Fe2+全部氧化為Fe3+；加入碳酸鈉的目的是調節(jié)溶液的pH，使Fe3+完全沉淀為黃鈉鐵礬渣；（3）硫化氫與銅離子反應生成硫化銅沉淀：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+；Na2S與銅離子反應生成CuS沉淀，若用Na2S代替H2S除銅，則無易揮發(fā)的有毒氣體H2S逸出，可保護環(huán)境，除銅效果更好；(4)氟離子水解生成氟化氫，腐蝕陶瓷容器，故NaF的實際用量不能過多；(5) Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)c2(OH-)=1.0×10-5mol/L×c2(OH-)= 2.0×10-15，則c(OH-)= ×10-5，c(H+)=，該流程在“沉鎳”過程中，需調節(jié)溶液pH約為9.15時，Ni2+才剛好沉淀完全。