Question

【題目】鎳廢料中主要含有Ni，還有少量的Cu、Fe、Pb等。現從中制取Ni2O3，可用于制造人造衛星、宇宙飛船的高能電池，也可用于制成鎳鎘堿性電池。生產流程見下：

已知0.010 mol/L金屬離子在不同pH下的沉淀情況如下：

	Fe3+	Cu2+	Ni2+	Fe2+
開始沉淀pH	3.0	5.0	7.4	9.7
完全沉淀pH	4.0	6.5	9.0	11

回答下列問題：

（1）加入碳酸鈣調pH的目的是___________________，“沉渣2”的主要成分是_____，必須先過濾“沉渣1”后再進行“除Cu”的原因是______________。

（2）用離子方程式解釋加入NH4F “除Ca”的過程________________。

（3）“酸浸”時參與反應的H2SO4與HNO3物質的量比保持為3:2，此時Ni單質所發生的化學方程式為_______。

（4）“操作X”是________、________

（5）向NiO中加入鹽酸溶解，待完全溶解后，加入足量NaOH溶液，再加入NaClO溶液，寫出其中和NaClO相關的反應的離子方程式為__________________。

（6）根據上表數據，計算當0.010 mol/L NiSO4溶液中Ni2+完全沉淀時的c(Ni2+)＝ ____mol/L。

Answer 1

【答案】提高溶液 pH，去除Fe3+(使之轉化為 Fe(OH)3) CuS “除 Cu”時溶液pH會降低，可能會溶解部分Fe(OH)3沉淀 Ca2+ +2F-=CaF2↓ 3Ni+3H2SO4+2HNO3=3NiSO4+2NO↑+4H2O 過濾 洗滌 2Ni(OH)2+ClO- =Ni2O3+Cl- +2H2O 10-5.2

【解析】

由流程圖可知，鎳廢料在70—80℃條件下，與硫酸和硝酸的混酸反應，鎳廢料溶解得到浸出液，向浸出液中加入雙氧水，將亞鐵離子氧化為鐵離子，加入碳酸鈣調節溶液pH，可使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀而除去；向濾液中加入H2S，溶液中銅離子轉化為硫化銅沉淀而除去；向所得濾液中加入NH4F溶液，溶液中鈣離子轉化為氟化鈣沉淀而除去；向濾液中加入草酸溶液，溶液中鎳離子轉化為草酸鎳沉淀，煅燒草酸鎳沉淀，草酸鎳分解生成NiO，向NiO中加入鹽酸溶解NiO生成Ni2+，Ni2+在堿性條件下與次氯酸鈉反應生成氧化鎳。

（1）加入碳酸鈣調節溶液pH，可使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀而除去；向濾液中加入H2S，溶液中銅離子轉化為硫化銅沉淀；除溶液中銅離子時，銅離子與硫化氫反應時，有氫離子生成，使溶液pH會降低，可能會溶解部分Fe(OH)3沉淀，所以必須先過濾“沉渣1”后再進行“除Cu”，故答案為：提高溶液 pH，去除Fe3+(使之轉化為 Fe(OH)3）；CuS ； “除 Cu”時溶液pH會降低，可能會溶解部分Fe(OH)3沉淀；

（2）加入NH4F溶液，溶液中的鈣離子與氟離子反應生成氟化鈣沉淀，達到除鈣的目的，反應的離子方程式為Ca2++2F-=CaF2↓；故答案為：Ca2++2F-=CaF2↓；

（3）由題意設H2SO4與HNO3物質的量分別為3mol，2mol；兩種混合酸提供氫離子8mol，2mol硝酸根離子全部被還原為2mol一氧化氮，轉移電子總數為6mol，鎳在反應中被氧化為硫酸鎳，根據電子守恒可知，消耗金屬鎳3mol，則反應的化學方程式為：3Ni+3H2SO4+2HNO3

=3NiSO4+2NO↑+4H2O，故答案為：3Ni+3H2SO4+2HNO3=3NiSO4+2NO↑+4H2O；

（4）向濾液中加入草酸，溶液中鎳離子與草酸反應生成草酸鎳沉淀，然后進行過濾、洗滌干燥得到草酸鎳沉淀，故答案為：過濾；洗滌；

（5）向NiO中加入鹽酸溶解，待完全溶解后生成NiCl2，NiCl2在堿性環境下被次氯酸鈉氧化為三氧化二鎳、次氯酸鈉被還原為氯化鈉，反應的離子方程式為：2Ni(OH)2+ClO-=

Ni2O3+Cl-+2H2O ，故答案為：2Ni(OH)2+ClO-=Ni2O3+Cl-+2H2O；

（6）由表中數據可知，當0.010 mol/L NiSO4溶液中Ni2+開始沉淀時，溶液中c（OH-）=10-6.6mol/L，Ksp[Ni(OH)2]= c（Ni2+）c2（OH-）= 0.010 mol/L×(10-6.6mol/L)2=10-15.2，當0.010 mol/L NiSO4溶液中Ni2+完全沉淀時，溶液中c（OH-）=10-5mol/L，c（Ni2+）===10-5.2 mol/L，故答案為：10-5.2。