Question

【题目】NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等。可由电镀废渣(除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)为原料获得。工艺流程如下图：

请回答下列问题：

（1）用稀硫酸溶解废渣时，为了提高浸取率可采取的措施有_______(任写一点)。

（2）向滤液中滴入适量的Na2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，写出除去Cu2+的离子方程式________。

（3）在40 ℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95 ℃时加入NaOH调节pH，除去铁和铬。此外，还常用NaClO3作氧化剂，在较小的pH条件下水解，最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠(OH)12]沉淀除去。如图是温度—pH与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域[已知25 ℃时，Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39]。下列说法正确的是_______(选填序号)。

a．FeOOH中铁为+2价

b．若在25 ℃时，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4时除去铁，此时溶液中c(Fe3+)=2．64×10-29

c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+的离子方程式为：6Fe2++Cl+6H+6Fe3++Cl-+3H2O

d．工业生产中常保持在85~95 ℃生成黄铁矾钠，此时水体的pH为1.2~1.8

（4）上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是_______。

（5）确定步骤四中Na2CO3溶液足量，碳酸镍已完全沉淀的简单实验方法是_______。

（6）操作Ⅰ的实验步骤依次为(实验中可选用的试剂：6 mol·L-1的H2SO4溶液、蒸馏水、pH试纸)：

①___________；

②___________；

③蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得NiSO4·6H2O晶体；

④用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干。

Answer 1

【答案】加热或搅拌或增大硫酸浓度等 Cu2++S2-CuS↓ cd NiSO4 上层清液呈无色 过滤，并用蒸馏水洗净沉淀 向沉淀中加6 mol·L-1的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解

【解析】

废渣（除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物杂质），在硫酸溶解调节pH后过滤后除去不溶于铁离子，滤液含有二价铁离子、三价铬离子、铜离子、锌离子等杂质，加入硫化钠可除去铜离子、锌离子，然后加H2O2是将二价铁氧化成三价铁，再通过调节pH值2～4使三价铁和三价铬都以氢氧化物的沉淀而除去，滤液Ⅲ含有可溶性硫酸盐，为Na2SO4、NiSO4，再加碳酸钠沉淀二价镍，过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO4晶体；

（1）搅拌固体和液体的混合物，升高温度、增大浓度等，可加快反应速率；

（2）加Na2S，易生成CuS沉淀；

（3）a．根据化合价的代数和为零分析；

b．pH=4，c（OH-）=1×10-10 molL-1，根据Ksp计算铁离子的浓度；

c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+生成铁离子和氯离子；

d．根据图象判断生成黄铁矾钠的条件；

（4）经过加入Na2S、H2O2、NaOH后可除去Cu、Zn、Fe、Cr等化合物的杂质，滤液中含有可溶性硫酸盐；

（5）含有Ni2+的溶液显绿色；

（6）向含有NiSO4溶液中加碳酸钠，得到NiCO3沉淀，过滤、洗涤，向沉淀中加硫酸溶解，得到NiSO4溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作得NiSO46H2O晶体。

（1）提高浸取率可采取将废渣粉碎、加热、搅拌以及增大硫酸浓度等措施；

（2）滴加Na2S溶液会生成CuS沉淀，离子反应式为：Cu2++S2-CuS↓；

（3）a．FeOOH中铁是+3价，a错误；

b.pH=4，c(OH-)=1×10-10mol·L-1，c(Fe3+)==2.64×10-9mol·L-1，b错误。

c项符合电荷守恒、得失电子守恒等守恒关系，也符合反应的酸碱性，c正确；

d．观察图象可知d正确；

故答案选cd；

（4）滤液Ⅲ之前已将Cu、Zn、Fe除去，所以滤液中主要含有NiSO4；

（5）由于Ni2+的水溶液为绿色，所以可通过观察滤液的颜色来判断碳酸镍是否完全沉淀；若沉淀完全，上层清液为无色；

（6）将NiCO3沉淀转化为NiSO4，要先通过过滤，并用蒸馏水洗净沉淀，再向沉淀中加6 mol/L的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解，之后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。