Question

【題目】以鎳廢料(主要成分為鎳鐵合金，含少量銅)為原料，生產NiO的部分工藝流程如下：

已知：下表列出了幾種金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L－1計算)。

	Ni2＋	Fe2＋	Fe3＋	Cu3＋
開始沉淀pH	6.2	7.6	2.3	4.2
沉淀完全pH	8.5	9.1	3.2	5.6

(1) “酸溶”時Ni轉化為NiSO4，該過程中溫度控制在70～80 ℃的原因是________________。

(2) “氧化”時，Fe2＋參加反應的離子方程式為___________________________________。

(3) “除鐵”時需控制溶液的pH范圍為________。

(4) “濾渣”的主要成分為___________(填化學式)。

(5) “沉鎳”時得到堿式碳酸鎳[用xNiCO3·yNi(OH)2表示]沉淀。

①在隔絕空氣條件下，“煅燒”堿式碳酸鎳得到NiO，該反應的化學方程式為___________________。

②“沉鎳”時，溶液pH增大，堿式碳酸鎳中Ni元素含量會增加，原因是_________________。

Answer 1

【答案】溫度低于70 ℃，反應速率降低，溫度高于80 ℃，HNO3分解(或揮發)加快 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O 3.2≤pH<4.2 CuS xNiCO3·yNi(OH)2 (x＋y)NiO＋xCO2↑＋yH2O Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3，pH越大，堿式碳酸鎳中Ni(OH)2比例增大

【解析】

以鎳廢料（主要成分為鎳鐵合金，含少量銅）為原料，加入硫酸、硝酸酸浸，Ni轉化為NiSO4，同時生成亞鐵離子、鐵離子、銅離子等，加入過氧化氫，可氧化亞鐵離子生成鐵離子，加入氫氧化鈉調節pH可生成氫氧化鐵沉淀，然后通入硫化氫生成CuS沉淀，達到除銅的目的，在濾液中加入碳酸鈉溶液可生成xNiCO3yNi（OH）2，煅燒可生成NiO，以此解答該題。

（1）“酸溶”時Ni轉化為NiSO4，該過程中溫度控制在70～80℃，原因是溫度低于70℃，反應速率降低，溫度高于80℃，HNO3分解（或揮發）加快，故答案為：溫度低于70℃，反應速率降低，溫度高于80℃，HNO3分解（或揮發）加快；
（2）“氧化”時，Fe2+參加反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O；
（3）“除鐵”時，應使鐵完全沉淀，且避免生成氫氧化銅，由表中數據可知，需控制溶液的pH范圍為3.2≤pH＜4.2，故答案為：3.2≤pH＜4.2；
（4）由以上分析可知通入硫化氫生成CuS沉淀，故答案為：CuS；
（5）①在隔絕空氣條件下，“煅燒”xNiCO3yNi（OH）2得到NiO，該反應的化學方程式為xNiCO3·yNi(OH)2(x＋y)NiO＋xCO2↑＋yH2O，故答案為：xNiCO3·yNi(OH)2(x＋y)NiO＋xCO2↑＋yH2O；
②“沉鎳”時，溶液pH增大，可生成Ni（OH）2，導致堿式碳酸鎳中Ni（OH）2比例增大，而Ni（OH）2中Ni含量高于NiCO3，則堿式碳酸鎳中Ni元素含量會增加，故答案為：Ni（OH）2中Ni含量高于NiCO3，pH越大，堿式碳酸鎳中Ni（OH）2比例增大。