Question

【题目】某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质。部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示：

化学式	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3	Ni(OH)2
Ksp近似值	10-17	10-39	10-34	10-15

现用含镍废催化剂制备NiSO47H2O晶体，其流程图如下：

回答下列问题：

(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为______。

(2)“酸浸”所使用的酸为______。

(3)“净化除杂”需加入H2O2溶液，其作用是______。然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀，列式计算此时的pH。______

(4)“操作A”为______、过滤、洗涤、干燥，即得产品。

(5)NiSO4在强碱性溶液中可被NaClO氧化为NiOOH，该反应的离子方程式为______。

(6)NiOOH可作为镍氢电池的电极材料，该电池的工作原理如图所示，其放电时，正极的电极反应式为______。

Answer 1

【答案】2Al＋2OH-＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑ Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O H2SO4 将Fe2+氧化为Fe3+ c(OH-)=mol/L=10-11.3mol/L，pH=14+lgc(OH-)=2.7 冷却结晶 2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-

【解析】

某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质，目的是用含镍废催化剂制备NiSO47H2O晶体，分析工艺流程，将含Ni废催化剂碱浸，Al和Al2O3溶于碱生成AlO2-，进行过滤，则Fe、Ni及其他不溶于碱的杂质被过滤出，进行酸浸，则Fe和Ni溶于酸形成和，进行过滤操作，则不溶于酸的杂质被过滤出，滤液中主要含有Fe2+和Ni2+，净化除杂主要除去Fe元素得到Ni元素的溶液，经过后续处理得到NiSO47H2O。

(1)“碱浸”时Al和Al2O3溶于碱生成AlO2-，则发生反应的离子方程式为：2Al＋2OH-＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑ ， Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

(2)工艺流程最终目的是制备NiSO47H2O晶体，所以酸浸时所用的酸应为H2SO4；

(3)加入的H2O2具有氧化性，可将Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+更易形成Fe(OH)3而去除Fe元素的；溶液中c(Fe3+)浓度低于10-5mol/L，认为Fe3+几乎完全被除去，此时溶液中c(OH-)=mol/L==10-11.3mol/L，pH=14+lgc(OH-)=14+lg10-11.3=2.7；

(4)含有NiSO4的溶液，经过加热浓缩和操作A得到NiSO47H2O晶体，则操作A为冷却结晶；

(5)NiSO4在强碱性溶液中被NaClO氧化为NiOOH，而ClO-被还原为Cl-，反应的离子方程式为：2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O；

(6)NiOOH可作为镍氢电池的电极材料，原电池正极发生还原反应，NiOOH放电转化为Ni(OH)2，溶液呈碱性，则生成OH-，电极反为NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-。