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。用該廢料制備純度較高的氫氧化鎳，工藝流程如圖所示：

請回答下列問題：

（1）為了提高“酸溶”工序中原料的浸出效率，采取的措施不合理的有______。

A．攪拌

B．適當升高溫度

C．研磨礦石

D．用濃硫酸

（2）“酸溶”時，溶液中有Fe3+、Fe2+、Ni2+等生成，廢渣的主要成分是______；合金中的鎳難溶于稀硫酸，“酸溶”時除了加入稀硫酸，還要邊攪拌邊緩慢加入稀硝酸，反應有N2生成，金屬鎳溶解的離子方程式為______。

（3）“除鐵”時控制溫度不超過40℃的原因是______；加入碳酸鈉的目的是______。

（4）Fe2+也可以用NaClO3氧化，生成的Fe3+在較小pH條件下水解，最終形成黃鈉鐵礬[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀而被除去，圖表示pH-溫度關系，圖中陰影部分為鈉鐵礬穩定存在的區域。

則下列說法不正確的是______（填字母）

a．黃鈉鐵礬[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]中鐵為+2價

b．pH過低或過高均不利于生成黃鈉鐵礬，其原因相同

c．氯酸鈉在氧化Fe2+時，1 molNaClO3得到的電子數為6NA

d．工業生產中溫度常保持在85℃-95℃，控制溶液的pH為1.2～1.8，此時加入Na2SO4后生成黃鈉鐵礬

（5）“除銅”時，反應的離子方程式為______，若用Na2S代替H2S除銅，優點是______。

（6）已知某溫度下Ksp[Ni（OH）2]=4.0×10-15，該流程在“沉鎳”過程中需調節溶液pH約為______，Ni2+才剛好沉淀完全（離子沉淀完全的濃度≤10-5mol/L；lg2=0.30）。

Answer 1

【答案】D SiO2 5Ni＋12H＋＋2NO3－=5Ni2＋＋N2↑＋6H2O 溫度過高過氧化氫分解，濃度降低 調節溶液pH，使Fe3＋完全沉淀為黃鈉鐵礬 ab Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋ 不會有易揮發的有毒氣體H2S逸出，保護環境 9.3

【解析】

廢料與稀硫酸、稀硝酸溶液反應生成硫酸亞鐵、硫酸鎳，雙氧水具有強氧化性，加入雙氧水的目的是將Fe2＋氧化成Fe3＋，加入碳酸鈉調節pH，除去Fe3＋，通入硫化氫除去Cu2＋，硫化氫可與Cu2＋反應生成CuS，加入氟化鈉，可生成氟化鈣、氟化鎂沉淀，最后調節pH生成氫氧化鎳沉淀，據此分析；

(1)“酸溶”中增大原料的利用率，可以采取的措施是攪拌、適當升高溫度、粉碎（或研磨）、適當增加酸的濃度，但是不能用濃硫酸，因為鐵與濃硫酸發生鈍化反應，不符合該工藝流程，故D符合題意；

(2)廢料是鐵鎳合金，含有CuO、CaO、MgO、SiO2，鐵鎳合金能與混酸反應轉化成相應的離子，CuO、CaO、MgO為堿性氧化物，能與酸反應生成相應的離子，SiO2屬于酸性氧化物，不溶于水，且不與硫酸和硝酸反應，因此廢渣的主要成分是SiO2；鎳與硝酸反應生成Ni2＋和N2，其離子方程式為5Ni＋12H＋＋2NO3－=5Ni2＋＋N2↑＋6H2O；

(3)除鐵時需要加入H2O2，H2O2不穩定受熱易分解，因此控制溫度不超過40℃的原因是防止溫度過高過氧化氫分解，濃度降低；加入碳酸鈉的目的是調節pH，使Fe3＋完全沉淀為黃鈉鐵礬；

(4)a．根據化合價代數和為0，推出Fe的化合價為＋3價，故a說法錯誤；

b．根據圖像，pH過低會將黃鈉鐵礬溶解，pH過高則不會生成黃鈉鐵礬，其原因不同，故b說法錯誤；

c．1molNaClO3氧化Fe2＋，得到電子物質的量為1mol×1×[5－(－1)]=6mol，故c說法正確；

d．工業生產中溫度常保持在85℃～95℃，加入Na2SO4后生成黃鈉鐵礬，結合圖可知此時溶液的pH約為1.2～1.8，故d說法正確；

故答案選ab；

(5)根據流程，加入H2S除Cu2＋，CuS不溶于硫酸，即發生離子方程式為Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋；H2S具有臭雞蛋氣味的氣體，有毒，污染環境，Na2S代替H2S，優點是不會有易揮發的有毒氣體H2S逸出，保護環境；

(6)Ni2＋才剛好沉淀完全時，c(Ni2＋)小于等于10－5mol·L－1，根據溶度積得出，c(OH－)==2.0×10－5mol·L－1，pOH=5－lg2=5－0.3=4.7，即pH=14－4.7=9.3。