Question

【题目】以镍废料(主要成分为镍铁合金，含少量铜)为原料，生产NiO的部分工艺流程如下：

已知：下表列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。

	Ni2＋	Fe2＋	Fe3＋	Cu3＋
开始沉淀pH	6.2	7.6	2.3	4.2
沉淀完全pH	8.5	9.1	3.2	5.6

(1) “酸溶”时Ni转化为NiSO4，该过程中温度控制在70～80 ℃的原因是________________。

(2) “氧化”时，Fe2＋参加反应的离子方程式为___________________________________。

(3) “除铁”时需控制溶液的pH范围为________。

(4) “滤渣”的主要成分为___________(填化学式)。

(5) “沉镍”时得到碱式碳酸镍[用xNiCO3·yNi(OH)2表示]沉淀。

①在隔绝空气条件下，“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO，该反应的化学方程式为___________________。

②“沉镍”时，溶液pH增大，碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加，原因是_________________。

Answer 1

【答案】温度低于70 ℃，反应速率降低，温度高于80 ℃，HNO3分解(或挥发)加快 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O 3.2≤pH<4.2 CuS xNiCO3·yNi(OH)2 (x＋y)NiO＋xCO2↑＋yH2O Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3，pH越大，碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例增大

【解析】

以镍废料（主要成分为镍铁合金，含少量铜）为原料，加入硫酸、硝酸酸浸，Ni转化为NiSO4，同时生成亚铁离子、铁离子、铜离子等，加入过氧化氢，可氧化亚铁离子生成铁离子，加入氢氧化钠调节pH可生成氢氧化铁沉淀，然后通入硫化氢生成CuS沉淀，达到除铜的目的，在滤液中加入碳酸钠溶液可生成xNiCO3yNi（OH）2，煅烧可生成NiO，以此解答该题。

（1）“酸溶”时Ni转化为NiSO4，该过程中温度控制在70～80℃，原因是温度低于70℃，反应速率降低，温度高于80℃，HNO3分解（或挥发）加快，故答案为：温度低于70℃，反应速率降低，温度高于80℃，HNO3分解（或挥发）加快；
（2）“氧化”时，Fe2+参加反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O；
（3）“除铁”时，应使铁完全沉淀，且避免生成氢氧化铜，由表中数据可知，需控制溶液的pH范围为3.2≤pH＜4.2，故答案为：3.2≤pH＜4.2；
（4）由以上分析可知通入硫化氢生成CuS沉淀，故答案为：CuS；
（5）①在隔绝空气条件下，“煅烧”xNiCO3yNi（OH）2得到NiO，该反应的化学方程式为xNiCO3·yNi(OH)2(x＋y)NiO＋xCO2↑＋yH2O，故答案为：xNiCO3·yNi(OH)2(x＋y)NiO＋xCO2↑＋yH2O；
②“沉镍”时，溶液pH增大，可生成Ni（OH）2，导致碱式碳酸镍中Ni（OH）2比例增大，而Ni（OH）2中Ni含量高于NiCO3，则碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加，故答案为：Ni（OH）2中Ni含量高于NiCO3，pH越大，碱式碳酸镍中Ni（OH）2比例增大。