题目内容
【题目】醋酸镍((CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料,制取醋酸镍的工艺流程图如下:
相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表:
(1)粉碎含镍废料的作用__________________________________
(2)酸浸过程中,l molNiS失去6NA个电子,同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式:___。
(3)写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式:____。
(4)调节pH除铁、铝步骤中,溶液pH的调节范围是____。
(5)滤渣3主要成分的化学式是____。
(6)沉镍过程中,若c(Ni2+)= 2.0 mol.L-1,欲使100 mL该滤液中的Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤10-5 mol·L-1],则需要加入Na2CO3固体的质量最少为____g(保留一位小数)。
(7)保持其他条件不变,在不同温度下对含镍废料进行酸浸,镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间分别为____℃、______min。
【答案】加快化学反应速率,提高镍的浸出率 NiS+H2SO4+2HNO3═NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O 2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O 5.0≤pH<6.7 CaF2 31.8 70 120
【解析】
含镍废料(含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)粉碎,加硫酸和硝酸酸浸,过滤,滤渣1为二氧化硅和硫酸钙,浸出液含有Ni2+、Fe2+、Al3+、Ca2+,加H2O2把亚铁离子氧化为Fe3+,然后加NaOH调节pH,使Al3+、Fe3+转化为沉淀,同时Ni2+不能转化为沉淀,所以调节pH的范围5.0≤pH<6.7,过滤,滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝,滤液中含有Ni2+、Ca2+,再加氟化铵,生成CaF2沉淀,过滤,滤渣3为CaF2,滤液中加碳酸钠生成NiCO3沉淀,过滤,滤渣中加醋酸溶解,生成(CH3COO)2Ni溶液,然后蒸发浓缩、冷却结晶得到(CH3COO)2Ni固体。
(1)将含镍原料粉碎可以加快化学反应速率,提高镍的浸出率;
(2)酸浸过程中,1mol NiS被硝酸氧化失去6NA个电子,同时生成两种无色有毒气体,则生成NO和SO2,其反应的化学方程式为:NiS+H2SO4+2HNO3═NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O;
(3)溶液中的亚铁离子不容易转化为沉淀,加H2O2把亚铁离子氧化为Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O;
(4)调节pH使Al3+、Fe3+转化为沉淀,同时Ni2+不能转化为沉淀,根据表中的数据可知,调节pH的范围为5.0≤pH<6.7;
(5)由流程以及物质的溶解性分析可知,滤渣3为CaF2;
(6)已知NiCO3的Ksp=1.0×10-5,使100ml该滤液中的Ni2+沉淀物完全,即[c(Ni2+)≤10-5mol·L-1],则溶液中c(CO32-)=Ksp/c(Ni2+)=1.0×10-5/10-5mol·L-1=1.0mol·L-1,与Ni2+反应的n(CO32-)=cV=2mol·L-1×0.1L=0.2mol,则加入的碳酸钠的总物质的量n(CO32-)=0.2mol+1.0mol·L-1×0.1L=0.3mol,所以m=nM=0.3mol×106g·mol-1=31.8g;
(7)由图象可知,为70℃、120min时,酸浸出率最高;
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