题目内容

【题目】从镍钼矿渣(主要含有MoO3NiOMgOFe2O3)中提取元素,其主要工业流程如图:

已知:①MoO3难溶于水,可溶于强碱溶液。

Fe2O3MgO不溶于NH4Cl—氨水混合液,NiO可溶于NH4Cl—氨水混合液生成[Ni(NH3)6]2+

③已知部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见下表:

pH(开始沉淀)

pH(完全沉淀)

Fe3+

1.52

3.18

Mg2+

8.10

9.43

请回答下列问题:

(1)“碱浸时应先将镍钼矿渣粉碎,再与NaOH80℃下反应2小时,该操作的目的为___

(2)“碱浸时,MoO3发生反应的离子方程式为___

(3)“氨溶解的目的为___氨溶解过程中反应条件的选择性实验数据如图所示,氨溶解过程中需要控制温度在50~70℃之间,温度过高或过低都会导致产品的产量降低,请解释原因___

(4)简述利用滤渣I”制备纯净的铁红的方法:___

(5)“一次沉镍时加入H2S的目的是将镍元素转化为NiS沉淀,对应的离子方程式为___

(6)“氧化时发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为___

(7)“二次沉镍时,发生反应的离子方程式为___

(8)已知:某温度时,Ksp(NiC2O4)=4.0×10-10Ksp(NiCO3)=1.60×10-8。此温度下,将碳酸镍固体投入到1L一定浓度的Na2C2O4溶液中,若要一次性恰好将1molNiCO3完全转化成NiC2O4,则所需Na2C2O4溶液的浓度c(Na2C2O4)=___(忽略溶液体积的变化)

【答案】加快反应速率,提高镍元素的浸出率 MoO3+2OH-=MoO42-+H2O 实现镍元素和铁、镁元素的分离 浓度过低NiO的浸出速率比较低,温度过高会导致氨的挥发,氯化按分解,氨水的利用率低 用稀硫酸溶解滤渣I,然后向反应后的溶液中加入碱凋节pH3.18~8.10之间,过滤、洗涤、干燥后,经煅烧可制得铁红 [Ni(NH3)6]2++5H2S=NiS↓+6NH4++4HS- 23 Ni2++2HCO3-=NiCO3↓+H2O+CO2 1.025molL-1

【解析】

镍钼矿渣(主要含有MoO3NiOMgOFe2O3)先加入足量的NaOH溶液,MoO3可溶于强碱,溶解得到Na2MoO4;滤渣主要含NiOMgOFe2O3,再加入NH4Cl-氨水混合液,NiO溶解得到[Ni(NH3)6]2+,再过滤,滤渣I主要有MgOFe2O3;滤液中通入足量的硫化氢,和[Ni(NH3)6]2+反应得到NiS沉淀,过滤向沉淀中加入稀硝酸,S元素被氧化得到硫单质,之后向滤液中加入碳酸氢钠得到碳酸镍沉淀。

(1)将镍钼矿渣粉碎,固体表面积增大,目的是加快反应速率,提高镍元素的浸出率;

(2)根据题目所给信息可知MoO3可溶于强碱,溶解得到Na2MoO4,根据电荷守恒可得离子方程式为MoO3+2OH-=MoO42-+H2O

(3)MgOFe2O3不溶于NH4Cl-氨水混合液,NiO溶于NH4Cl-氨水混合液生成[Ni(NH3)6]2+,所以氨溶解的目的是实现镍元素和铁、镁元素的分离;利用NH4Cl-氨水混合液氨溶解时,浓度过低NiO的浸出速率比较低,温度过高会导致氨的挥发,氯化铵分解,氨水的利用率低;

(4)根据分析可知滤渣I的主要成分为MgOFe2O3,需要制备Fe2O3,根据题目所给信息可知pH3.18Fe3+完全沉淀,而pH8.10Mg2+开始沉淀,所以可以通过调节镁离子和铁离子混合液的pH值实现二者的分离,具体操作为:用稀硫酸溶解滤渣I,然后向反应后的溶液中加入碱调节pH3.18~8.10之间,过滤、洗涤、干燥后,经煅烧可制得铁红;

(5)“一次沉镍时加入H2S的目的是将镍元素转化为NiS沉淀,H2S过量,所以最终产物中有HS-,根据元素守恒和电荷守恒可得离子方程式为[Ni(NH3)6]2++5H2S=NiS↓+6NH4++4HS-

(6)氧化时稀硝酸被还原成NO,化合价降低3价,NiS被氧化成S,化合价升高2价,根据电子守恒可知氧化剂:还原剂=2:3

(7)加入碳酸氢钠,得到碳酸镍沉淀,说明碳酸氢根电离出的碳酸根和镍离子生成沉淀,促进碳酸氢根的电离,产生大量氢离子,氢离子和碳酸氢根结合又生成二氧化碳,据此可知离子方程式为Ni2++2HCO3-=NiCO3↓+H2O+CO2

(8)NiCO3转化成NiC2O4的离子方程式为NiCO3(s)+C2O42-NiC2O4(s)+CO32-,该反应的平衡常数K==40,处理后的溶液中碳酸根的浓度为1mol/L,则溶液中草酸根的浓度为0.025mol/L,沉淀NiC2O4中含有1mol草酸根,所以加入的草酸钠溶液的浓度c(Na2C2O4)=1.025mol/L

练习册系列答案
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①按如图连接装置,检验装置的气密性,然后加装实验药品;

②打开活塞a.,向A中缓慢通入干燥的热空气;

③一段时间后,装置D中溶液会出现分层现象,且混合液上方有大量白色烟雾;

已知:3CC14+Al2O3=3COCl2+2AlC13

回答下列问题:

(1)检验整个装置的气密性的方法:___

(2)步骤②中通入干燥的热空气的作用为___

(3)装置C的作用___

(4)装置D中反应除生成尿素[CO(NH2)2]外,还有NH4Cl生成,该反应的化学方程式为___。。

(5)分离装置D中混合液的操作名称为___

(6)装置E中足量的NaOH溶液与少量的光气反应的离子方程式为:___

(7)实验后,将D中溶液先蒸发结晶,再用重结晶的方法得到尿素晶体(含有少量的NH4Cl杂质),测定所得晶体中尿素的百分含量的方法:将7.07g晶体中所含氮完全转化为氨气所得氨气用100mL2.00molL-1的硫酸溶液完全吸收,取吸收液10mL0.4000molL-1的氢氧化钠标准溶液滴定。

①到达滴定终点时,消耗氢氧化钠45.00mL,则该晶体中尿素的质量分数为___(保留3位有效数字)

②若滴定前未用氢氧化钠标准溶液润洗滴定管,则测得该体晶中尿素的质量分数___(选填偏大偏小”)

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