Question

實(shí)驗(yàn)室模擬回收某廢舊含鎳催化劑（主要成分為NiO，另含F(xiàn)e2O3、CaO、CuO、BaO等）生產(chǎn)Ni2O3。其工藝流程為：

（1）根據(jù)圖Ⅰ所示的X射線衍射圖譜，可知浸出渣含有三種主要成分，其中“物質(zhì)X”為 。圖Ⅱ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 。

（2）工藝流程中“副產(chǎn)品”的化學(xué)式為 。

（3）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??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。請對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià) （若原方案正確，請說明理由；若原方案錯(cuò)誤，請加以改正）。

（4）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Ca2+的濃度為 mol·L－1。（常溫時(shí)CaF2的溶度積常數(shù)為2.7×10－11）

（5）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－；

②Ni2+被ClO－氧化產(chǎn)生2NiOOH·H2O沉淀。

第②步反應(yīng)的離子方程式為 。

 

Answer 1

（1）BaSO4 溫度升高，Ni2+的水解程度增大

（2）CuSO4·5H2O

（3）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+

（4）3×10－6

（5）ClO－＋2Ni2+＋4OH－=2NiOOH·H2O＋Cl－

由題意知，含鎳催化劑與硫酸反應(yīng)后，Ca2+和Ba2+形成沉淀，通入硫化氫氣體將Cu2+沉淀，操作B除去Fe3+，操作C除去Ca2+。最后加氯化鈉電解硫酸鎳溶液得到2NiOOH·H2O。

【解析】（1）硫酸與氧化鎳、氧化鐵、氧化鈣、氧化銅、氧化鋇分別生成硫酸鎳、硫酸鐵、硫酸鈣、硫酸銅和硫酸鋇，硫酸鈣微溶、硫酸鋇難溶，物質(zhì)X為硫酸鋇。Ni2++2H2ONi(OH)2+2H+，溫度升高，促進(jìn)Ni2+水解，Ni(OH)2含量增大。

（2）硫灼燒生成二氧化硫、硫化銅灼燒生成氧化銅和二氧化硫。氧化銅與硫酸生成硫酸銅溶液，結(jié)晶后得到膽礬晶體。

（3）若溶液中含有Fe2+，調(diào)節(jié)pH為3.7～7.7時(shí)，F(xiàn)e2+沒有完全沉淀。所以加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH時(shí)，應(yīng)先加過氧化氫將Fe2+完全氧化為Fe3+。

（4）c(Ca2+)= = =3×10－6mol·L－1。

（5）Ni2+被ClO－氧化產(chǎn)生2NiOOH·H2O，ClO-被還原為Cl-，根據(jù)得失電子相等和電荷守恒、質(zhì)量守恒配平