题目内容

【题目】金属镍在电池和电镀等工业上具有广泛的用途,可镍也具有很强的毒性,若不进行回收处理,将对环境造成很大的影响,以下是以电镀废渣为原料获得NiSO46H2O的过程,已知,废渣中除含金属镍外,主要含有:CuZnFeMg等元素的化合物。

部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见表.

沉淀物

FeOH3

FeOH2

CuS

ZnS

FeS

NiS

AlOH3

MgOH2

NiOH2

pH

3.2

9.7

≥-0.42

≥2.5

≥7

≥7.5

≥5

≥8

≥8.5

1)往废渣中加H2SO4酸浸,提高酸浸效率的方法有__(至少写出2点)。

2)加Na2S同时调溶液的pH3,目的是除去铜、锌等杂质,则往滤液Ⅱ中加入H2O2的反应的离子方程式为___

3)操作Ⅰ包括以下过程:____、过滤、洗涤、干燥.该洗涤过程不能用水洗涤,应该用__洗涤,目的是___。干燥有低温干燥和高温干燥,能否用高温干燥___,理由是____

4)滤液Ⅲ中加入NaOH溶液的目的是调节溶液的pH8以除去Al3+以及少量的Mg2+,若向含有Mg2+Al3+的溶液中滴加NaOH溶液,常温下当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,cMg2+):cAl3+=__{已知:25℃时,Ksp[MgOH2]=5.0×10-14Ksp[AlOH3]=2.0×10-33}

【答案】搅拌、升温、适当增加硫酸浓度、废渣粉碎等 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 冷却 结晶 酒精 既能洗涤沉淀表面残余的溶液又有利晶体的干燥并减少NiSO46H2O晶体的损失 温度过高会使NiSO46H2O晶体失去部分或全部结晶水 2.5×1013

【解析】

根据流程图:废渣(除含镍外,还含有CuZnFeMg等元素的化合物杂质),在硫酸溶解后过滤,除去不溶于硫酸的杂质铜等,滤液含有二价铁离子、铜离子、锌离子、镁离子等杂质,加入硫化钠调节pH=3,根据表格信息可除去铜离子、锌离子,然后加H2O2是将二价铁氧化成三价铁,再通过调节pH3.5使三价铁以氢氧化物的沉淀而除去,滤液Ⅲ加入NaOH溶液的目的是调节溶液的pH8以除去Al3+以及少量的Mg2+,滤液Ⅳ含有可溶性硫酸盐,为Na2SO4NiSO4,经冷却结晶、过滤、洗涤,干燥得NiSO46H2O

(1)根据影响反应速率的因素,搅拌、升温、适当增加硫酸浓度、废渣粉碎等,都可加快反应速率,所以提高酸浸效率的方法有:搅拌、升温、适当增加硫酸浓度、废渣粉碎等;

(2)滤液Ⅱ中加入H2O2的目的是将二价铁氧化成三价铁,再通过调节pH值3.5使三价铁以氢氧化物的沉淀而除去,反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;

(3)从溶液中得到晶体,可经过溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作,NiSO4﹒6H2O晶体易溶于水,洗涤过程不能用水洗涤,应用酒精洗涤,既能洗涤沉淀表面残余的溶液又有利晶体的干燥并减少NiSO4﹒6H2O晶体的损失;干燥应低温干燥,因温度过高会使NiSO4﹒6H2O晶体失去部分或全部结晶水。

(4)当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(H+)=10-8mol/L, c(OH-)=10-6mol/L,根据25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)×c2(OH-)=5.0×10-14,可计算出c(Mg2+)==5.0×10-2mol/L;Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)×c3(OH-)=2.0×10-33,可计算出c(Al3+)==2.0×10-15mol/L,所以c(Mg2+):c(Al3+)=2.5×1013

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