题目内容

【题目】从镍矿石尾矿中提取NiSO4是解决我国镍资源匮乏的一条重要途径,已知该过程如下:

1:各物质的Ksp数据如下表:

物质

MnS

NiS

PbS

CuS

Ni(OH)2

Ksp

2.5×10-13

1.1×10-21

8.0×10-28

6.3×10-36

2.0×10-15

2:滤液A中各金属离子的含量如下表:

成分

Ni2+

Fe3+

Fe2+

Mn2+

Cu2+

Pb2+

……

含量/g·L-1

3.80

4.80

x

0. 20

0.15

<0.001

……

根据以上信息,回答下列问题:

(1)步骤I酸浸之前需将矿石粉碎,目的是_______________

(2)若杂质离子的浓度c≤1.0×10-5mol/L即可认定沉淀完全,则步骤Ⅱ中当Pb2+恰好沉淀完全时,溶液中硫离子的浓度c(S2-)=_____________mol·L-1;此时Ni2+是否已开始沉淀____(”)

(3)常温下进行步骤Ⅲ的目的是为了除去铁和锰元素,已知除铁元素的离子反应如下:2Fe2++ ClO - +5H2O=2Fe( OH)3↓+Cl- +4H+,此时Mn2+的氧化产物为MnO2,写出除锰元素的离子方程式_____________

(4)所得Ni(OH)2是制造镍镉电池的重要原料,镍镉电池工作原理如下:Cd+2NiO(OH) +2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,则随着放电的进行,正极区pH______(增大减小不变”);充电时阴极电极反应式为______________________

【答案】增大接触面积,提高浸取率 8.0×l0-23 Mn2+ +ClO-+H2O =MnO2↓+Cl- +2H+ 增大 Cd(OH)2 +2e-=Cd+2OH-

【解析】

1)矿石粉碎的目的是增大接触面积,提高浸出率;

2)根据溶度积进行计算和判断;

3Mn2的氧化产物是MnO2,说明Mn2作还原剂,ClO作氧化剂,本身被还原成Cl,然后利用化合价升降法进行配平;

4)根据电解原理进行分析;

1)步骤I酸浸之前,需要将矿石粉碎,可以增大接触面积,提高浸取率;

答案为增大接触面积,提高浸取率;

2)若杂质离子的浓度c≤1.0×10-5mol/L即可认定沉淀完全,步骤IIPb2恰好沉淀完全,此时溶液中c(S2)==8.0×1023mol·L1;加入滤液的体积为1L,此时溶液中c(Ni2)=0.06mol·L1,即有Qc=0.06×8.0×1023=4.8×1024<1.1×1021,说明Ni2还没有沉淀;

答案为8.0×1023mol·L1;否;

3Mn2的氧化产物是MnO2,即Mn2作还原剂,ClO作氧化剂,其还原产物应是Cl,则有Mn2ClOMnO2↓+Cl,利用化合价升降法进行配平,得出Mn2ClOMnO2↓+Cl,然后利用原子守恒以及所带电荷数守恒,得到:Mn2 +ClO+H2O =MnO2+Cl +2H

答案为Mn2 +ClO+H2O =MnO2+Cl +2H

4)放电是电池工作,其正极反应式为:NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH,正极区的c(OH)增大,即pH增大;充电属于电解池,阴极上得到电子,即阴极反应式为Cd(OH)22e=Cd2OH

答案为增大;Cd(OH)22e=Cd2OH

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