题目内容
【题目】硫酸镍是一种重要的化工中间体，是镍行业研究的热点。一种以石油化工中的废镍催化剂(主要成分为NiCO3和SiO2，还含有少量Fe2O3、Cr2O3)为原料制备硫酸镍的工业流程如图：
已知：Ⅰ．NiS、Ni(OH)2、Cr(OH)3均难溶于水，Cr(OH)3是两性氢氧化物；
Ⅱ．Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液，Ni(OH)2溶于NH4Cl氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+。
请回答下列问题：
(1)“酸溶”时为加快反应速率，提高镍元素的浸出率，可以采取的措施有：________。
(2)“滤渣Ⅰ”的主要成分为__（填化学式），该物质在工业上的用途为_________（任写一种）。
(3)“一次碱析”时，加入的NaOH溶液需过量，其目的是_________。
(4)“氨解”发生反应的离子方程式为________。“净化”时通入H2S的目的是_______。
(5)“氧化”时发生反应的化学方程式为_________。
(6)“系列操作”具体是指_________、过滤、洗涤、干燥。
【答案】将废镍催化剂粉碎，与20%硫酸在加热条件下反应，不断搅拌等 SiO2 制玻璃(或制光导纤维) 使Cr3+转化为CrO2-，除去含铬微粒 Ni(OH)2+6NH3 H2O=[Ni(NH3)6]2++2OH-+6H2O 将镍元素转化为NiS沉淀 3NiS+8HNO3=3Ni(NO3)2+2NO↑+3S+4H2O 蒸发浓缩、冷却结晶
【解析】
废镍催化剂(主要成分为NiCO3和SiO2，含少量Fe2O3、Cr2O3)为原料制备硫酸镍，加入20%的硫酸酸溶、过滤，滤渣Ⅰ为SiO2，滤液加入NaOH溶液进行一次碱析，滤液Ⅰ含有CrO2-，沉淀加入氯化铵、氨水缓冲液，由信息②可知滤渣Ⅱ为氢氧化铁，过滤得到的滤液含有[Ni(NH3)6]2+，“净化”时加入的H2S，将镍元素转化为NiS沉淀，加入硝酸氧化，可生成S和Ni2+，加入氢氧化钠生成Ni(OH)2，过滤后加入硫酸可得到硫酸镍，经蒸发浓度、冷却结晶得到晶体，以此解答该题。
(1)“酸溶”时为加快反应速率，提高镍元素的浸出率应先将废镍催化剂粉碎，以增大固体表面积，再与20%硫酸在100℃下反应2小时，加热可增大反应速率，提交浸出率；
(2)NiCO3、Fe2O3、Cr2O3均溶于硫酸，SiO2不溶于硫酸，“滤渣Ⅰ”的主要成分为SiO2；工业上可利用SiO2制玻璃、制粗硅、制光导纤维等；
(3) Ni(OH)2、Cr(OH)3均难溶于水，Cr(OH)3是两性氢氧化物，则加入过量的氢氧化钠，会发生Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O，使Cr3+转化为CrO2-，除去含铬微粒；
(4)Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液，Ni(OH)2溶于NH4Cl-氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+，从而实现镍元素和铁元素的分离，反应方程式为：Ni(OH)2+6NH3 H2O=[Ni(NH3)6]2++2OH-+6H2O；“净化“时通入H2S的目的是将镍元素转化为NiS沉淀；
(5)稀HNO3具有强的氧化性，会将NiS氧化为Ni(NO3)2 、S单质，硝酸被还原为NO，则根据电子守恒、原子守恒，可得“氧化”时发生反应的化学方程式3NiS+8HNO3=3Ni(NO3)2+2NO↑+3S+4H2O；
(6)从NiSO4溶液中获得NiSO47H2O的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
全能测控期末小状元系列答案
