Question

【題目】已知草酸鎳晶體(NiC2O4·2H2O)難溶于水，工業上從廢鎳催化劑(主要成分為Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程如圖所示：

已知：①相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH見表中數據：

金屬離子	Fe3＋	Fe2＋	Al3＋	Ni2＋
開始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

②Ksp(CaF2)＝1.46×10－10；

③當某物質濃度小于1.0×10－5 mol·L－1時，視為完全沉淀。

請回答下列問題：

（1）請寫出一種能提高“酸浸”速率的措施：________________。

（2）試劑a是一種綠色氧化劑，寫出“氧化”時反應的離子方程式：_______________。

（3）“調pH”時pH的調控范圍為_____________，試用化學反應原理的相關知識解釋濾渣Ⅱ的生成：______________________________________________________。

（4）寫出“沉鎳”時發生反應的離子方程式：__________________________________，證明Ni2＋已經沉淀完全的實驗步驟及現象是___________________________________，當Ca2＋沉淀完全時，溶液中c(F－)>____________mol·L－1(寫出計算式即可)。

（5）操作a的內容是_________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 把廢鎳催化劑粉碎(或適當加熱、適當增大酸的濃度或提高攪拌速率等) 2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O 5.0≤pH<6.8 加入Ni(OH)2消耗溶液中的H＋，促使鐵離子、鋁離子的水解平衡右移，使鐵離子、鋁離子轉化為相應的沉淀 Ni2＋＋C2O＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓ 取適量上層清液于試管中，繼續滴加(NH4)2C2O4溶液，無沉淀生成 過濾、洗滌、干燥

【解析】（1）根據影響化學反應速率的因素可知，提高浸出率，可把廢鎳催化劑粉碎或適當加熱、適當增大硫酸濃度、攪拌等；（2）試劑a是一種綠色氧化劑，所以加入的a是H2O2，過氧化氫中-1價的氧變成產物中-2價的氧，亞鐵離子被氧化成鐵離子，所以“氧化”時反應的離子方程式為2Fe2＋＋2H＋＋H2O2＝2Fe3＋＋2H2O；（3）根據表中的數據可知，pH為5.0時，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH為6.8時Ni2+開始沉淀，所以pH的調控范圍為5.0～6.8，其反應的原理為：加入Ni(OH)2消耗溶液中的H＋，促使鐵離子、鋁離子的水解平衡右移，使鐵離子、鋁離子轉化為相應的沉淀；（4）向濾液中加入(NH4)2C2O4，得到草酸鎳沉淀，因此“沉鎳”時反應的離子方程式為：Ni2＋＋C2O42－＋2H2O＝NiC2O4·2H2O↓；證明Ni2+已經沉淀完全的實驗步驟及現象是取上層清液，繼續滴加(NH4)2C2O4溶液，無沉淀生成；當Ca2＋沉淀完全時，溶液中鈣離子濃度小于10－5mol/L，則溶液中c(F－)＞mol·L－1；（5）根據上面的分析可知，操作a的內容是過濾、洗滌、干燥。