Question

【题目】废镍催化剂中主要有Ni，还有Al、Fe、SiO2及其它不溶于酸、碱的杂质。现用废镍催化剂制备NiSO4·7H2O晶体，其流程如下图：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10－38，Ka sp[Fe(OH)2]=8.0×10－16，K[Al(OH)3]=3.2×10－34，Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10－15，1g2=0.3，

回答下列问题

（1）“碱浸”的目的是______。

（2）“酸浸时发生的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑、_______。

（3）“净化除杂需要先加入H2O2溶液，发生反应的离子方程式为______，然后调节PH=_______时，使杂质离子恰好完全沉淀(注：离子浓度小于或等于1×10－5mol/L时沉淀完全)

（4）“操作A为”______。

（5）Ni2+在强碱性溶液中还可被NaClO氧化为NiOOH，该反应离子方程式为______。

（6） NiOOH也可作为原电池的电极材料，若在碱性条件下形成燃料电池，负极通入N2H4气体，则负极的电极反应式为______。

Answer 1

【答案】除去Al、SiO2 Ni+2H+=Ni2++H2↑、OH-+H+=H2O H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O 3.3 过滤 2Ni2++4OH-+ClO-=2NiOOH↓+Cl-+H2O N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O

【解析】

废镍催化剂中主要有Ni，还有Al、Fe、SiO2及其它不溶于酸、碱的杂质，加碱发生的反应有Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，过滤后滤渣还有Ni、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质，酸浸后得到Fe2+、Ni2+，净化除杂是将Fe2+转化为Fe3+，通过调节溶液的pH使Fe3+生成Fe（OH）3沉淀而除去但不使Ni2+生成沉淀，得到含Ni2+的滤液最后得到NiSO4·7H2O晶体。

（1）已知废镍催化剂主要含有Ni、Al、Fe、SiO2，碱浸时离子反应为Al+2OH-+2H2O=AlO2-+3H2↑、SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，目的是除去Al和SiO2；答案为：除去Al、SiO2

（2）酸浸时，Fe和Ni会反应，还有前面碱浸时过量的OH-也会反应，答案为Ni+2H+=Ni2++H2↑、OH-+H+=H2O；

（3）Fe3+会比Fe2+更容易通过调节pH沉淀出来，所以加双氧水目的是氧化Fe2+，离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O；当Fe3+=1×10－5mol/L时Fe3+好完全沉淀，，；答案为：H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O；3.3；

（4）净化除杂是将Fe2+转化为Fe3+，通过调节溶液的pH使Fe3+生成Fe（OH）3沉淀而除去但不使Ni2+生成沉淀，所以操作A是固液分离的操作——过滤；答案为：过滤；

（5）Ni2+转化为NiOOH，镍元素由+2转化为+3价，NaClO中氯元素降价生成Cl-，离子方程式为：2Ni2++4OH-+ClO-=2NiOOH↓+Cl-+H2O；答案为：2Ni2++4OH-+ClO-=2NiOOH↓+Cl-+H2O；

（6）在肼（N2H4）燃料电池中，通入燃料气体N2H4为负极，在碱性电解质中失去电子生成氮气和水，电极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，故答案为：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O。