Question

【題目】從某礦渣（成分為NiFe2O4、NiO、FeO、CaO、SiO2等）中回收NiSO4的工藝流程如圖：

已知①600℃時發生反應：NiFe2O4+4H2SO4═NiSO4+Fe2（SO4）3+4H2O

②Ksp（CaF2）=4.0×10-11

回答下列問題：

（1）將NiFe2O4寫成氧化物的形式為__；（NH4）2SO4的作用是__。

（2）“焙燒”時礦渣中部分FeO反應生成Fe2（SO4）3的化學方程式為__。

（3）“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO（OH）、CaSO4外，還含有__（寫化學式）。

（4）向“浸出液”中加入NaF以除去Ca2+，當溶液中c（F-）=2.0×10-3molL-1時，若除鈣率為99%，則原“浸出液”中c（Ca2+）=__gL-1。

（5）“萃取”后，分離得到無機層的操作為__，用到的主要玻璃儀器是__。

（6）將“浸渣”進一步處理后，利用以下流程可得到高鐵酸鹽。K2FeO4是倍受關注的一類新型、高效、無毒的多功能水處理劑。回答下列問題：

①反應液Ⅰ和90%Fe（NO3）3溶液反應的離子方程式為__。

②反應液Ⅱ經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾可得到K2FeO4晶體，流程中的堿用KOH而不用NaOH的原因是__。

Answer 1

【答案】NiOFe2O3 提供和礦渣反應的硫酸（或硫酸銨分解產生硫酸等） 4FeO+6H2SO4+O22Fe2（SO4）3+6H2O SiO2 4.0×10-2 分液 分液漏斗 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2 高鐵酸根在苛性鈉溶液中的溶解度大于苛性鉀溶液

【解析】

某礦渣的主要成分是NiFe2O4（鐵酸鎳）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸銨研磨后，600°C焙燒，已知：（NH4）2SO4在350℃以上會分解生成NH3和H2SO4．NiFe2O4在焙燒過程中生成NiSO4、Fe2（SO4）3，在90°C的熱水中浸泡過濾得到浸出液，加入NaF除去鈣離子，過濾得到濾液加入萃取劑得到無機相和有機相，無機相通過一系列操作得到硫酸鎳，有機相循環使用；

足量Cl2通入和KOH溶液中，溫度低時發生反應Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應，且將溶液轉化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO3）3溶液，發生反應2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，得到溶液II，純化得到濕產品，將濕產品洗滌、干燥得到晶體K2FeO4。

（1）（NH4）2SO4的作用：提供和礦渣反應的硫酸（或硫酸銨分解產生硫酸等），故答案為：NiOFe2O3；提供和礦渣反應的硫酸（或硫酸銨分解產生硫酸等）；

（2）礦渣中部分FeO焙燒時與H2SO4反應生成Fe2（SO4）3的化學方程式為4FeO+6H2SO4+O22Fe2（SO4）3+6H2O，故答案為：4FeO+6H2SO4+O22Fe2（SO4）3+6H2O；

（3）“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO（OH）、CaSO4外，還含有SiO2，故答案為：SiO2；

（4）當溶液中c（F-）=2.0×10-3molL-1時，c（Ca2+）=molL-1=1.0×10-5molL-1，原“浸出液”中c（Ca2+）為x，除鈣率為×100%=99%，x=1.0×10-3mol/L=（1.0×10-3mol×40g/mol）/L=4.0×10-2gL-1

故答案為：4.0×10-2；

（5）“萃取”后，分離得到無機層的操作是分液，主要儀器是分液漏斗，故答案為：分液；分液漏斗；

（6）①反應液Ⅰ和90%Fe（NO3）3溶液反應的離子方程式為：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，

故答案為：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

②足量的氯氣與KOH反應得到“反應液I”，“反應液I”中含有過量的氯氣，在“反應液I”中加KOH固體可以與“反應液I”中過量的Cl2繼續反應，生成更多的KClO，反應液Ⅱ經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾可得到K2FeO4晶體，流程中的堿用KOH而不用NaOH的原因是：高鐵酸根在苛性鈉溶液中的溶解度大于苛性鉀溶液，故答案為：高鐵酸根在苛性鈉溶液中的溶解度大于苛性鉀溶液。