Question

【题目】兰尼镍是一种带有多孔结构的细小晶粒组成的镍铝合金，被广泛用作有机物的氢化反应的催化剂。以红土镍矿(主要成分为NiS、FeS和SiO2等)为原料制备兰尼镍的工艺流程如下图所示：

（1）煅烧时生成的主要气体产物是________ ，浸出渣A的主要成分是________。

（2）红土镍矿煅烧后生成的Ni2O3有强氧化性，加压酸浸时有无色无味的气体产生且有NiSO4生成，则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。

（3）向浸出液A中加入适量Na2S，发生氧化还原反应的离子方程式为________。

（4）若Na2S过量，则过滤出的固体中会混有________；H2S也可代替Na2S使用，但不利之处是________。

（5）已知Ni(CO)4的沸点是42.2℃，Ni(s)+CO(g) Ni(CO)4(g)的平衡常数与温度关系如下：

温度/℃	25	80	230
平衡常数	5×104	2	1.9×10-5

步骤①、步骤②的最佳温度分别是________、 ________（选填项代号）。

A．25℃ B．30℃ C．50℃ D．80℃ E．230℃

（6）加氢氧化钠的目的是溶解部分铝，形成多孔结构的镍铝合金，已知红土镍矿中NiS质量分数45.5%，取1kg红土镍矿进行制备，熔融时加入270g铝，浸出时消耗800mL 5mol/LNaOH，理论上生成的兰尼镍的化学式为________。

Answer 1

【答案】SO2； SiO2 1：4 2Fe3++S2-=2Fe2++S↓ FeS H2S有毒，污染坏境 C E Ni5Al6

【解析】

红土镍矿(主 要成分为NiS、FeS和SiO2等)煅烧发生氧化还原反应得到Ni2O3、Fe2O3 (SiO2不反应)，加入硫酸加压酸浸，Ni2O3、Fe2O3溶解， 发生的反应有2Ni2O3＋4H2SO4=4NiSO4＋O2↑＋4H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4) 3+3H2O，SiO2不与硫酸反应，过滤得到浸出渣A (SiO2) ，浸出液A中含Ni2+、Fe3+，向浸出液A中通入Na2S，发生还原反应的 离子方程式是：2Fe3++S2-=2Fe2++S↓，另外生成沉淀NiS，过滤得到镍硫化合物NiS，再通入CO气体，形成Ni (CO) 4，加热得到镍，高温熔融时通入氩气，加入铝，得到合金，将合金冷却、粉碎，再用浓氢氧化钠溶液碱浸，铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构，浸出液B中含偏铝酸根，最后用蒸馏水洗浸出渣B，得到产品兰尼镍，据此分析解答。

（1）由于矿物中含有硫元素，因此煅烧过程中产生的主要气体产物为SO2；矿物中的SiO2与稀硫酸不反应，因此所得滤渣A为SiO2；

（2）反应产生的无色无味的气体应为O2 ，该反应的化学方程式为：2Ni2O3＋4H2SO4=4NiSO4＋O2↑＋4H2O；该反应中，氧化产物为O2 ，还原产物为NiSO4 ，二者的物质的量之比为1:4；

（3）滤液A中含有Fe3＋ ，具有氧化性，能将S2－氧化成S，该反应的离子方程式为：2Fe3++S2-=2Fe2++S↓；

（4）若Na2S过量，则会与反应生成的Fe2+形成FeS沉淀；由于H2S是一种有毒气体，会造成空气污染，因此不用H2S代替Na2S；

（5）步骤①要制得Ni(CO)4 ，而Ni(CO)4的沸点为42.2℃，因此步骤①应选用温度为42.2℃左右，故选C；

步骤②要得到Ni，应使平衡逆向进行，结合温度对平衡常数的影响可知，应控制温度为230℃，故选E；

（6）1kg红土镍矿中所含Ni的质量浸出时发生反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，因此浸出时消耗n(Al)=n(NaOH)=5mol/L×0.8L=4mol，则形成兰尼镍的Al的质量m(Al)=270g-4mol×27g/mol=162g，令兰尼镍的化学式为NiaAlb ，由元素质量比可得等式 ，解得 ，因此兰尼镍的化学式为Ni5Al6。