题目内容
【题目】一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料制取醋酸镍的工艺流程图如下：
相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：
金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH | 物质 | 20℃时溶解性（H2O） |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 | CaSO4 | 微溶 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 | NiF | 可溶 |
A13+ | 3.0 | 5.0 | CaF2 | 难溶 |
Ni2+ | 6.7 | 9.5 | NiCO3 | Ksp=9.60×10-6 |
（1）调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是______________。
（2）滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是_____________、__________________。
（3）酸浸过程中，1 molNiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式________________________________。
（4）沉镍过程中，若c(Ni2+)=2.0mol·L-1，欲使100mL该滤液中的Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤10-5 mol·L-1，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为_________g。（保留小数点后1位有效数字）。
（5）保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间为_______________。
【答案】 5.0≤pH<6.7 SiO2、CaSO4 CaF2 NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O 31.4g 70℃和120min
【解析】含镍废料（含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）粉碎，加硫酸和硝酸酸浸，过滤，滤渣1为二氧化硅和硫酸钙，浸出液含有Ni2+、Fe2+、Al3+、Ca2+，加H2O2把亚铁离子氧化为Fe3+，然后加NaOH调节pH，使Al3+、Fe3+转化为沉淀，同时Ni2+不能转化为沉淀，所以调节pH的范围5.0≤pH＜6.7，过滤，滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝，滤液中含有Ni2+、Ca2+，再加氟化铵，生成CaF2沉淀，过滤，滤渣3为CaF2，滤液中加碳酸钠生成NiCO3沉淀，过滤，滤渣中加醋酸溶解，生成（CH3COO）2Ni溶液，然后蒸发浓缩、冷却结晶得到（CH3COO）2Ni固体；
（1）调节pH使Al3+、Fe3+转化为沉淀，根据表中的数据分析；
（2）根据流程分析；
（3）酸浸过程中，1mol NiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体，则生成NO和SO2；
（4）已知NiCO3的Ksp=9.6×10-6，使100ml该滤液中的Ni2+沉淀物完全，即[c（Ni2+）≤10-5molL-1]，求出碳酸根离子的浓度，然后求出其物质的量和质量；
（5）根据图象中不同温度、时间下酸浸出率分析。
根据以上分析，
（1）调节pH使Al3+、Fe3+转化为沉淀，同时Ni2+不能转化为沉淀，根据表中的数据可知，调节pH的范围为5.0≤pH＜6.7；
故答案为：5.0≤pH＜6.7；
（2）由流程分析可知，滤渣1为二氧化硅和硫酸钙，滤渣3为CaF2；
故答案为：SiO2、CaSO4；CaF2；
（3）酸浸过程中，1mol NiS被硝酸氧化失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体，则生成NO和SO2，其反应的化学方程式为：NiS+H2SO4+2HNO3═NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O；
故答案为：NiS+H2SO4+2HNO3═NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O；
（4）已知NiCO3的Ksp=9.6×10-6，使100ml该滤液中的Ni2+沉淀物完全，即[c（Ni2+）≤10-5molL-1]，
则溶液中c（CO32-）=
=
mol/L=0.96mol/L，与Ni2+反应的n（CO32-）=cV=2mol/L×0.1L=0.2mol，
则加入的碳酸钠的总物质的量n（CO32-）=0.2mol+0.96mol/L×0.1L=0.296mol，
所以m=nM=0.296mol×106g/mol=31.4g，
故答案为：31.4；
（5）由图象可知，为70℃、120min时，酸浸出率最高，
故答案为：70℃和120min。
