Question

【题目】某科研小组用镍触媒废料（主要成分为Ni-Al合金，混有少量Fe、Cu、Zn、Pb及有机物） 制备NiO并回收金属资源的流程如下所示：

已知：相关数据如表1和表2所示

表1部分难溶电解质的溶度积常数（25℃）

物质	Ksp	物质	Ksp
Fe(OH)3	4.0×10-38	CuS	6.3×10-34
Fe(OH)2	1.8×10-16	ZnS	1.6×10-24
Al(OH)3	1.0×10-33	PbS	8.0×10-28
Ni(OH)2	2.0×10-15	NiS	3.2×10-18

表2 原料价格表

物质	价格/（元吨-1）
漂液（含25.2%NaClO）	450
双氧水（含30%H2O2）	2400
烧碱（含98%NaOH）	2100
纯碱（含99.5%Na2CO3）	600

请回答下列问题：

（1）“焙烧”的目的是________________________________。

（2）“试剂a”的名称为__________________；选择该试剂的理由是________________________。

（3）“氧化”时反应的离子方程式为__________________________________________。

（4）欲使溶液中Fe3+和A13+的浓度均小于等于1.0×10-6 mol L-1，需“调节pH”至少为_______________。

（5）“加水煮沸”时，反应的化学方程式为_______________________________。

（6）整个流程中，可回收的金属化合物为____________________________________（填化学式）。

（7）氢镍电池是一种应用广泛的二次电池，放电时，该电池的总反应为NiOOH+MH==Ni(OH)2+M，当导线中流过2 mol电子时，理论上负极质量减少__________g。充电时的阳极反应式为_______________________________________________。

Answer 1

【答案】 除去废料中的有机物；使部分金属单质转化为氧化物 漂液 节约成本，不影响后续操作 2Fe2++ClO-+2H+=2 Fe3++Cl-+H2O 5 NiCO3+H2ONi(OH)2+CO2↑ Fe(OH)3、A1(OH)3、CuS，ZnS、PbS 2 Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH +H2O

【解析】该题是化工流程图题，考查物质的分离提纯。结合氧化还原知识，化学反应原理知识，电化学知识进行综合考查。

(1)大部分有机物易挥发、易燃烧，可用焙烧法除去；同时部分金属单质与氧气反应转化为氧化物，酸浸时减少氢气的生成。

(2)氧化等量的 Fe2+，用漂液成本更低，且引入 Na + 和Cl - 不影响后续分离和除杂。

(3)“氧化”的目的是用漂液将 Fe 2+ 转化为 Fe 3+ ，根据氧化还原反应和离子反应的配平原则，可写出离子方程式。

(4)由Fe(OH)3 和 Al (OH)3 的溶度积常数可知， Al 3+ 浓度小于等于 1.0×10 -6 m o l ·L -1时，Fe 3+ 浓度一定小于1.0×10 -6 m o l ·L -1，则 Ks p[Al (OH)3]=1.0×1 0 -3 3

=c(Al 3+ )·c 3(OH- )=1.0×10 -6 ·c 3(OH- )，计算得c(OH- )≥1.0×1 0 -9 mo l ·L -1,pH≥5。

(5)“加水煮沸”时，N i CO 3 水解转化为 N i(OH)2，同时生成 CO 2,可得化学方程式。

(6)由 流 程 图 知,可 回 收 的 金 属 化 合 物 为 Fe(OH)3、Al(OH)3、CuS、ZnS、PbS。

(7)该电池的负极反应式为 MH + OH- - e - === M + H2O，故转移2 mo l电子时,理论上负极质量减少2g。根据 电 池 总 反 应 式 可 知， 充 电 时 阳 极 反 应 式 为

Ni(OH)2 + OH- - e —=== NiOOH + H2O 。