题目内容
【题目】工业上利用废镍催化剂(主要成分为Ni，还含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如下：
（1）请写出一种能提高“酸浸”速率的措施：___________________________________；滤渣I的成分是CaSO4和____________________(填化学式)。
（2）除铁时，控制不同的条件可以得到不同的滤渣II。已知滤渣II的成分与温度、pH的关系如图所示：
①若控制温度40℃、pH=8，则滤渣II的主要成分为___________(填化学式)。
②若控制温度80℃、pH=2，可得到黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀(图中阴影部分)，写出生成黄铁矾钠的离子方程式：___________________________________________。
（3）已知除铁后所得100 mL溶液中c(Ca2+)=0.01mol·L-1，加入100 mL NH4F溶液，使Ca2+恰好沉淀完全即溶液中c(Ca2+)=1×10-5 mol·L-1，则所加c(NH4F)=_______mol·L-1。[已知Ksp(CaF2)=5.29×10-9]
（4）加入有机萃取剂的作用是________________________。
【答案】把废镍催化剂粉碎、适当加热，适当增大酸的浓度或搅拌等SiO2FeOOH2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+6.6×10-2除去溶液中的Zn2+
【解析】
废镍催化剂(主要成分为Ni，还含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO等)，用硫酸溶解，SiO2不与硫酸反应，过滤得到滤液中含有NiSO4、FeSO4、ZnSO4、CaSO4及过量的硫酸，滤渣I为SiO2和CaSO4微溶物，滤液中加入次氯酸钠，将Fe2+氧化为Fe3+，同时调节pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，所以滤渣II为铁元素的沉淀，滤液中含有NiSO4、CaSO4，向滤液中加入NH4F，除去Ca2+，过滤，再加有机萃取剂除去溶液中的Zn2+，再向滤液中加入（NH4）2C2O4，得到草酸镍沉淀，再过滤、洗涤、干燥得草酸镍晶体，
(1)根据影响反应速率的因素答题；滤渣I主要为不溶于硫酸的SiO2和微溶物CaSO4；
(2)根据图象可以知道，①控制温度40℃、pH=8，则滤渣2的主要成分为FeOOH；
②Na2Fe6(SO4)4(OH)12中铁元素化合价为+3价，可知ClO-将e2+氧化为Fe3+，依据氧化还原反应规律可写出生成黄铁矾钠的离子方程式；
(3)根据反应式Ca2++2F-=CaF2↓，沉淀Ca2+消耗0.002molNH4F，根据Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=5.29×10-9，沉淀Ca2+后，溶液中c(F-)=
；
(4)根据流程图，加入有机萃取剂的作用是除去溶液中的Zn2+。
（1）根据影响化学反应速率的因素可知，提高浸出率，可把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等，滤渣I的成分是CaSO4和SiO2，
因此，本题正确答案是：把废镍催化剂粉碎、适当加热，适当增大酸的浓度或搅拌等；SiO2；
（2）根据图象可以知道，①控制温度40℃、pH=8，则滤渣2的主要成分为FeOOH，
因此，本题正确答案是：FeOOH；
②若控制温度80℃、pH=2，可得到黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，依据氧化还原反应规律写出生成黄铁矾钠的离子方程式为：2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+；
因此，本题正确答案是：2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+；
（3）根据反应式Ca2++2F-=CaF2↓，沉淀Ca2+消耗0.002molNH4F，根据Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=5.29×10-9，沉淀Ca2+后，溶液中c(F-)=，设加入c(NH4F)=cmol/L，则
=；解得c=6.6×10-2，
因此，本题正确答案是：6.6×10-2；
（4）根据流程图，加入有机萃取剂的作用是除去溶液中的Zn2+，
因此，本题正确答案是：除去溶液中的Zn2+。
