Question

【題目】金屬鎳具有較高的經濟價值，工業上采用一定方法處理含鎳廢水使其達標排放并回收鎳。某電鍍廢水中的鎳主要以NiR2絡合物形式存在，在水溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq) （R-為有機物配體，K=1.6×10-14）

（1）傳統的“硫化物沉淀法”是向廢水中加入Na2S，使其中的NiR2生成NiS沉淀進而回收鎳。

①該反應的離子方程式為_________。

②NiS沉淀生成的同時會有少量Ni(OH)2沉淀生成，用離子方程式解釋Ni(OH)2生成的原因是_________、_________。

（2）“硫化物沉淀法”鎳的回收率不高，處理后廢水中的鎳含量難以達標。“鐵脫絡-化學沉淀法”可達到預期效果，該法將鎳轉化為Ni(OH)2固體進而回收鎳。工藝流程如下：

“脫絡”（指鎳元素由絡合物NiR2轉化成游離的Ni2+）過程中，R—與中間產物·OH（羥基自由基）反應生成難以與Ni2+絡合的·R（有機物自由基），但·OH也能與H2O2發生反應。反應的方程式如下：

Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH— +·OH …………i

R— + ·OH OH—+ ·R …………ii

H2O2 +2·OH O2↑ + 2H2O …………iii

實驗測得“脫絡”過程中H2O2的加入量對溶液中鎳去除率的影響如右圖所示：

①從平衡移動的角度解釋加入Fe2+和H2O2能夠實現“脫絡”的原因是_________。

②分析圖中曲線，可推斷過氧化氫的最佳加入量為_________ g·L-1；低于或高于這個值，廢水處理效果都下降，原因是_________。

Answer 1

【答案】 NiR2 + S2- NiS↓+ 2R- S2- + H2O HS- + OH- NiR2 + 2OH- Ni(OH)2↓+ 2R- NiR2在溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq)。Fe2+和H2O2通過反應i和反應ii將R—轉化成難以與Ni2+絡合的·R， 使c(R-)減小，平衡正向移動，實現“脫絡” 0.45 低于此數值，反應i生成的·OH過少，不足以使R—充分轉化成·R；高于此數值，H2O2多，但反應i生成的·OH能與H2O2發生反應iii，使H2O2轉化成O2和H2O，同樣不能使R—充分轉化成·R。

【解析】(1)①向廢水(鎳主要以NiR2絡合物形式存在)中加入Na2S，使其中的NiR2生成NiS沉淀，反應的離子方程式為NiR2 + S2- = NiS↓+ 2R-，故答案為：NiR2 + S2- = NiS↓+ 2R-；

②NiS沉淀生成的同時會有少量Ni(OH)2沉淀生成，是因為S2- + H2O HS- + OH-，NiR2 + 2OH- = Ni(OH)2↓+ 2R-，故答案為：S2- + H2O HS- + OH-；NiR2 + 2OH- = Ni(OH)2↓+ 2R-；

(2)①NiR2在溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq)。Fe2+和H2O2通過反應i和反應ii將R—轉化成難以與Ni2+絡合的·R， 使c(R-)減小，平衡正向移動，實現“脫絡”，故答案為：NiR2在溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq)。Fe2+和H2O2通過反應i和反應ii將R—轉化成難以與Ni2+絡合的·R， 使c(R-)減小，平衡正向移動，實現“脫絡”；

②根據圖中曲線，過氧化氫的加入量為0.45g·L-1時，溶液中鎳去除率最高，低于或高于這個值，廢水處理效果都下降，原因是低于此數值，反應i生成的·OH過少，不足以使R—充分轉化成·R；高于此數值，H2O2多，但反應i生成的·OH能與H2O2發生反應iii，使H2O2轉化成O2和H2O，同樣不能使R—充分轉化成·R，故答案為：0.45；低于此數值，反應i生成的·OH過少，不足以使R-充分轉化成·R；高于此數值，H2O2多，但反應i生成的·OH能與H2O2發生反應iii，使H2O2轉化成O2和H2O，同樣不能使R-充分轉化成·R。