Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)科研小組研制了一種從廢舊的含鎳催化劑(主要成分為NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等）回收鎳的新工藝。工藝流程如下圖：

回答下列問題：

（1）浸出渣主要成分為CaSO4↓·2H2O和_______________兩種物質(zhì)。

（2）右圖表示鎳的浸出率與溫度的關(guān)系，當(dāng)浸出溫度高于70℃時(shí)，鎳的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)2含量增大，其原因是_____________________________。

（3）工藝流程中的“副產(chǎn)品”為________（填化學(xué)式）。

（4）已知有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH 如下表：

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
開始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

操作B是為了除去濾液中的鐵元素，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：向操作A所得的濾液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液pH為3.7～7.7，靜置，過濾。請(qǐng)對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案是否正確進(jìn)行判斷并做出評(píng)價(jià)： ___________________________________（若原方案正確，請(qǐng)說明理由；若原方案錯(cuò)誤，請(qǐng)加以改正）。

（5）操作C是為了除去溶液中的Ca2+，若控制溶液中F－濃度為3×10-3mol·L-1，則溶液中=________________。（常溫時(shí)，Ksp(CaF2)=2.7×10-11）

（6）電解產(chǎn)生2NiOOH·H2O的原理分兩步：

①堿性條件下Cl-在陽極被氧化為ClO-；生產(chǎn)1mol ClO-，消耗OH-______________mol。

②Ni2+被ClO-氧化產(chǎn)生2NiOOH·H2O沉淀。則該步反應(yīng)的離子方程式為_________________________。

Answer 1

【答案】 BaSO4 隨著溫度升高，Ni2+的水解程度增大（浸出渣中Ni(OH)2含量增大，導(dǎo)致鎳的浸出率降低） CuSO4·5H2O 方案錯(cuò)誤；在調(diào)節(jié)pH前，應(yīng)先在濾液中加入H2O2，使溶液中的Fe2+氧化為Fe3+ 1.0×10-3 2 ClO-+2Ni2+＋4OH-=2NiOOH·H2O+Cl-

【解析】（1）含鎳催化劑(主要成分為NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等）加入硫酸后生成硫酸鹽，其中CaO、BaO加入硫酸后生成微溶的硫酸鈣和難溶的硫酸鋇，故浸出渣主要成分為CaSO4↓·2H2O和BaSO4兩種物質(zhì)；（2）Ni2＋會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)：Ni2＋＋2H2ONi(OH)2＋2H＋，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故溫度升高，平衡右移，Ni(OH)2含量增大，鎳的浸出率降低；（3）由于CuS、S灼燒后溶于稀硫酸中生成硫酸銅，所以副產(chǎn)品應(yīng)該是膽礬，即CuSO4·5H2O；（4）由于用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值，容易引入雜質(zhì)，所以方案是錯(cuò)誤的；正確的操作應(yīng)該是在調(diào)節(jié)pH前，應(yīng)先在濾液中加入H2O2，使溶液中的Fe2+氧化為Fe3+；（5）根據(jù)常溫時(shí)CaF2的溶度積常數(shù)為2.7×10-11可知，溶液中F-濃度為3×10-3 mol/L，則Ca2+的濃度為

=3×10-6 mol/L，=；（5）Ni2+被ClO-氧化產(chǎn)生2NiOOH·H2O沉淀，其還原產(chǎn)物是氯離子，則根據(jù)電子的得失守恒可知，第②步反應(yīng)的離子方程式為ClO-+2Ni2+＋4OH-=2NiOOH·H2O+Cl-。