Question

【題目】醋酸鎳[（CH3COO）2Ni]是一種重要的化工原料。一種以含鎳廢料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）為原料，制取醋酸鎳的工藝流程圖如下：

相關(guān)離子生成氫氧化物的pH和相關(guān)物質(zhì)的溶解性如下表：

金屬離子	開始沉淀時的pH	沉淀完全時的pH		物質(zhì)	20℃時溶解性（H2O）
Fe3+	1.1	3.2		CaSO4	微溶
Fe2+	5.8	8.8		NiF	可溶
Al3+	3.0	5.0		CaF2	難溶
Ni2+	6.7	9.5		NiCO3	Ksp=1.0×10-5

（1）將含鎳廢料粉碎的目的是_______________________________________________。

（2）“酸浸”實驗中，鎳的浸出率結(jié)果如圖所示，從能量損耗和成本角度考慮，若要使鎳的浸出效果最佳，選擇的最好溫度和時間分別為______℃、______ min。

（3）實驗過程中，濾渣1主要成分的化學(xué)式為________、________。

（4）調(diào)節(jié)pH步驟中，溶液pH的調(diào)節(jié)范圍是_____～______。選擇此范圍的目的是__________________________________。

（5）酸浸過程中，lmol NiS失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________。

（6）沉鎳過程中,若c（Ni2+）＝4.0 mol·L－1，欲使100 mL該濾液中的Ni2＋沉淀完全[c（Ni2+）≤10－5mol·L－1]，則需要加入Na2CO3固體的質(zhì)量最少為_____g。（保留小數(shù)點后1位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】 增大固液接觸面積，提高鎳的浸出率 70 120 SiO2 CaSO4 5.0 6.7 使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，二不能使Ni2+轉(zhuǎn)化為沉淀 NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O 53.0

【解析】含鎳廢料（含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）粉碎，加硫酸和硝酸酸浸，過濾，濾渣1為二氧化硅和硫酸鈣，浸出液含有Ni2+、Fe2+、Al3+、Ca2+，加H2O2把亞鐵離子氧化為Fe3+，然后加NaOH調(diào)節(jié)pH，使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，同時Ni2+不能轉(zhuǎn)化為沉淀，所以調(diào)節(jié)pH的范圍5.0≤pH<6.7，過濾，濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁，濾液中含有Ni2+、Ca2+，再加氟化銨，生成CaF2沉淀，過濾，濾渣3為CaF2，濾液中加碳酸鈉生成NiCO3沉淀，過濾，濾渣中加醋酸溶解，生成（CH3COO）2Ni溶液，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到（CH3COO）2Ni固體；（1）將含鎳廢料粉碎的目的是增大固液接觸面積，提高鎳的浸出率；（2）由圖象可知，為70℃、120min時，酸浸出率最高；（3）由流程分析可知，濾渣1為SiO2和CaSO4；（4）調(diào)節(jié)pH使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，同時Ni2+不能轉(zhuǎn)化為沉淀，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，調(diào)節(jié)pH的范圍為5.0≤pH<6.7；（5）酸浸過程中，1mol NiS被硝酸氧化失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體，則生成NO和SO2，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O；（5）已知NiCO3的Ksp=9.6×10-4，使100mL該濾液中的Ni2+沉淀物完全，即[c（Ni2+）≤10-5molL-1]，則溶液中c（CO32-）==mol/L=1mol/L，與Ni2+反應(yīng)的n（CO32-）=cV=4.0mol/L×0.1L=0.4mol，則加入的碳酸鈉的總物質(zhì)的量n（CO32-）=0.4mol+1mol/L×0.1L=0.5mol，所以m=nM=0.5mol×106g/mol=5.3g。