Question

【題目】鎳是一種常用的有機催化劑，且在電磁領域應用廣泛。某工廠以含鎳廢料(主要含NiO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2、CaO)為原料制備鎳單質(zhì)的流程如下：

已知：ⅰ.Ni2＋在弱酸性環(huán)境中易水解，氧化性：Ni2＋(高濃度)>H＋>Ni2＋(低濃度)；

ⅱ.常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=4×10－38，Ksp[Fe(OH)2]=8×10-16，Ksp[Al(OH)3]=1×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15，離子濃度低于1×10-5 mol·L-1時，認為沉淀完全。

回答下列問題：

(1)“粉碎”的目的是____________；“濾渣1”的主要成分為____________。

(2)“轉(zhuǎn)化Ⅰ”的目的為___________________(用離子方程式表示)。

(3)為了更加環(huán)保，有人用H2O2代替NaClO進行“轉(zhuǎn)化Ⅰ”，發(fā)現(xiàn)所用H2O2遠遠高于理論用量，分析造成這一結(jié)果的原因為__________________。

(4)調(diào)pH的目的是沉淀溶液中的鐵和鋁，調(diào)節(jié)pH=5時，________(選填“能”或“不能”)達到目的，“試劑X”可以是________(填選項字母)。

A.FeO B.Fe2O3 C.NiO D.Al2O3

(5)N2H4的電子式為___________；“轉(zhuǎn)化Ⅱ”中發(fā)生反應的離子方程式為________。

(6)工業(yè)上也可取“濾液2”，利用電沉積法制取金屬Ni，電解裝置如下。電解過程中鎳棒上可能發(fā)生的電極反應式為______________。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快酸溶速率 SiO2、CaSO4 2H++2Fe2++ClO-=2Fe3++Cl-+H2O 溶液中的Fe3+能催化分解H2O2，從而使所用H2O2遠遠高于理論用量 能 C 2Ni2++N2H4+4OH-=2Ni↓+N2↑+4H2O Ni2++2e-=Ni、2H++2e-= H2↑

【解析】

向粉碎后的含鎳廢料中加入稀硫酸，其中的金屬氧化物與硫酸反應產(chǎn)生NiSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3、CaSO4，反應產(chǎn)生微溶于水的CaSO4 及不能反應的SiO2進入濾渣1中，向濾液中加入NaClO，溶液中Fe2+氧化為Fe3＋，然后加入NiO調(diào)整溶液的pH，使溶液中的Fe3+、Al3+反應形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀進入濾渣2中，在濾液2中含有Ni2+，向其中加入NaOH、N2H4，發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生N2、Ni和水，據(jù)此分析解答。

(1)“粉碎”含鎳廢料的目的是增大接觸面積，可以加快酸溶速率；由上述分析可知，“濾渣1”的主要成分為SiO2、CaSO4；

(2)“轉(zhuǎn)化Ⅰ”的目的是將溶液中Fe2＋氧化為Fe3+，反應離子方程式為2H++2Fe2++ClO-=2Fe3++Cl-+H2O；

(3)用H2O2代替NaClO進行“轉(zhuǎn)化Ⅰ”時，發(fā)現(xiàn)所用H2O2遠遠高于理論用量，這是由于溶液中生成的Fe3＋能催化分解H2O2，使所用H2O2遠遠高于理論用量；

(4)根據(jù)Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38、Ksp[Al(OH)3]=1×10-33可知，pH=5時c(Fe3＋)=4×10-11 mol/L、c(Al3+)=1×10-6 mol/L，均小于1×10-5 mol/L，因此Fe3+、Al3+能沉淀完全；調(diào)pH時，為了使Fe3+、Al3+沉淀完全且不引入其他雜質(zhì)，加入的“試劑X”可以是NiO，故合理選項是C；

(5)N2H4分子中兩個N原子共用1對電子，每個N原子再分別與2個H原子形成2對共用電子對，所以N2H4的電子式為；“轉(zhuǎn)化Ⅱ”中Ni2+與N2H4在堿性條件下發(fā)生氧化還原反應，產(chǎn)生Ni、N2、H2O，根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得反應的離子方程式為2Ni2++N2H4+4OH-=2Ni↓+N2↑+4H2O。

(6)電解過程中Ni2+在陰極鎳棒上獲得電子，發(fā)生還原反應，還可能有溶液中的H+獲得電子變?yōu)?/span>H2逸出，故電解過程中鎳棒上可能發(fā)生的電極反應式為Ni2++2e-=Ni和2H++2e-= H2↑。