Question

【题目】NiSO4是化学镀镍的原料,一种用废雷尼镍催化剂(已预处理,主要含NiO,还含有少量Fe、Cr及不溶物)制备NiSO4·7H2O的工艺流程如下:

回答下列问题:

(1)化学镀镍总反应为6NaOH+2NiSO4+NaH2PO2=2Ni+Na3PO4+2Na2SO4+4H2O,每生成1 mol Ni,转移电子的物质的量为____。

(2)“溶解”时,在反应器中加入湿料及水,为节约能耗,且维持反应始终在一定温度下进行,应进行的操作是________。

(3)“氧化”时,Fe2+被氧化的离子方程式为________。

(4)“滤渣2”的成分是______。

已知在实验条件下,几种离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示:

	Ni2+	Fe2+	Cr3+	Fe3+
开始沉淀pH	6.2	7.6	4.5	2.3
沉淀完全pH	8.6	9.1	5.6	3.3

(5)“浓缩”时,加入H2SO4调节pH为3.5~4.0的目的是____;由浓缩液得到产品的步骤为____。

(6)测定产品镍的质量分数[w(Ni)]的实验步骤如下:准确称取0.1000 g产品于250 mL锥形瓶内,加入25 mL水、0.5 g氟化钠、10 mL氨性缓冲溶液、约0.1 g紫脲酸铵指示剂,摇匀,用0.0250 mol·L-1 EDTA滴定至试液呈紫红色为终点(Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+),消耗EDTA溶液14.00 mL,则产品中w(Ni)=____%。

Answer 1

【答案】2 mol 分次加入浓硫酸 2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O Fe(OH)3和Cr(OH)3 抑制Ni2+的水解 冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 20.65

【解析】

该流程的主要目的是制备制备NiSO4·7H2O，而原料中有多种杂质，流程主要围绕除杂质分析，废镍催化剂（主要含NiO,还含有少量Fe、Cr及不溶物），加入硫酸酸溶、过滤，滤渣为不溶性杂质，滤液加入NaClO溶液氧化，将亚铁离子氧化为三价铁离子，再加入氢氧化镍调节溶液的pH，生成Fe(OH)3和Cr(OH)3，过滤，滤渣II为Fe(OH)3和Cr(OH)3，得到的滤液为硫酸镍溶液，浓缩液中加入硫酸抑制水解，经冷却结晶得到晶体，以此解答该题。

（1）反应6NaOH+2NiSO4+NaH2PO2=2Ni+Na3PO4+2Na2SO4+4H2O中，镍元素从+2价降低到0价，磷元素从+3价升高到+5价，每生成2mol镍，转移4mol电子，当生成1 mol Ni,转移电子的物质的量为2mol，故答案为：2 mol；

（2）“溶解”时，要加入浓硫酸，要维持反应始终在一定温度下进行，应分次加入浓硫酸，避免放热过多导致温度升高，故答案为：分次加入浓硫酸；

（3）“氧化”时,Fe2+被次氯酸根氧化成Fe3+的，而次氯酸根被还原为氯离子，离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O，故答案为：2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；

（4）加入氢氧化镍调到 5.6<pH<6.2 ，使Fe3+ 和Cr3+变为Fe(OH)3和Cr(OH)3 ，而Ni2+ 没有开始沉淀，再过滤，“滤渣2”的成分是Fe(OH)3和Cr(OH)3，故答案为：Fe(OH)3和Cr(OH)3；

（5）加入H2SO4调节pH为3.5~4.0的目的是创造酸性条件，抑制Ni2+的水解，防止生成氢氧化镍沉淀，由硫酸镍溶液得到晶体的方法为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：抑制Ni2+的水解；冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；

（6）消耗H2Y2-的物质的量=0.014L×0.0250molL-1=0.00035mol，由关系式：Ni2+～H2Y2-，可知镍元素的物质的量=0.000035mol，镍元素质量分数=×100%=20.65%，故答案为：20.65%。