Question

7．NiSO₄•6H₂O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣（除含镍外，还含有：Cu、Fe、Cr等杂质）为原料获得．工艺流程如图：

已知：25℃时，几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表所示．

	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cr（OH）3	Ni（OH）2
Ksp	8.0×10-16	4.0×10-38	6.0×10-31	6.5×10-18
完全沉淀pH	≥9.6	≥3.2	≥5.6	≥8.4

注：NiCO₃是一种不溶于水易溶于强酸的沉淀．
请回答下列问题：
（1）下列措施可行，且能提高废渣浸出率的有AC．
A．升高反应温度　　　　　　　B．增大压强　　　　　　　　C．在反应过程中不断搅拌
（2）在滤液Ⅰ中加入6%的H₂O₂，其作用是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O（用离子方程式表示）；加入H₂O₂后要保温一段时间且温度不宜太高的目的是加快氧化的速率，同时防止H₂O₂的分解；加入NaOH调节pH的范围是[5.6，8.4），为了除去溶液中的Fe³⁺、Cr³⁺离子．
（3）滤液Ⅱ的主要成分是Na₂SO₄、NiSO₄．
（4）检验Ni²⁺已完全沉淀的实验方法是静置后向上层清液中再加入Na₂CO₃溶液后没有沉淀生成．
（5）操作Ⅰ的实验步骤依次为：
①过滤，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次直至流出液用pH试纸检验呈中性；
②向沉淀中滴加稀H₂SO₄，直至恰好完全溶解；
③蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得NiSO₄•6H₂O晶体；
④用少量乙醇洗涤NiSO₄•6H₂O晶体并晾干．

Answer 1

分析 废渣（除含镍外，还含有Cu、Fe、Cr等杂质），在硫酸溶解过滤后除去不溶于硫酸的铜，所以滤液含有二价铁离子、三价铁离子、三价铬离子杂质，加H₂O₂是将二价铁氧化成三价铁，再通过调节PH值5.6～8.4使三价铁和三价铬都以氢氧化物的沉淀而除去，滤液Ⅱ含有可溶性硫酸盐，为Na₂SO₄、NiSO₄，再加碳酸钠沉淀二价镍，过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO₄．
（1）能提高废渣浸出率从反应效率考虑分析；
（2）根据H₂O₂强氧化性及其除杂离子的原理分析；
（3）经过加入H₂O₂、NaOH后可除去Cu、Zn、Fe、Cr等杂质，滤液中含有可溶性硫酸盐；
（4）检验废液中是否还含有Ni²⁺离子；
（5）得到NiCO₃沉淀之后应，应先过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO₄．

解答 解：废渣（除含镍外，还含有Cu、Fe、Cr等杂质），在硫酸溶解过滤后除去不溶于硫酸的铜，所以滤液含有二价铁离子、三价铁离子、三价铬离子杂质，加H₂O₂是将二价铁氧化成三价铁，再通过调节PH值5.6～8.4使三价铁和三价铬都以氢氧化物的沉淀而除去，滤液Ⅱ含有可溶性硫酸盐，为Na₂SO₄、NiSO₄，再加碳酸钠沉淀二价镍，过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO₄．
（1）能提高废渣浸出率即提高反应速率，所以AC都可以提高反应速率，而B增大压强对反应没影响，故选：AC；
（2）因为废渣（除含镍外，还含有Cu、Fe、Cr等杂质），加快氧化的速率，同时防止H₂O₂的分解；在硫酸溶解过滤后含有二价铁离子、三价铁离子、三价铬离子杂质，所以加H₂O₂是将二价铁氧化成三价铁，再通过调节PH值5.6～8.4使三价铁和三价铬都以氢氧化物的沉淀而除去，故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；加快氧化的速率，同时防止H₂O₂的分解；[5.6，8.4）；Fe³⁺、Cr³⁺；
（3）经过加入H₂O₂、NaOH后可除去Fe、Cr等杂质，滤液中含有可溶性硫酸盐，为Na₂SO₄、NiSO₄，故答案为：Na₂SO₄、NiSO₄；
（4）检验Ni²⁺已完全沉淀的实验方法是静置后向上层清液中再加入Na₂CO₃溶液后没有沉淀生成，故答案为：静置后向上层清液中再加入Na₂CO₃溶液后没有沉淀生成；
（5）得到NiCO₃沉淀之后应，应先过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO₄，所以操作步骤为：①过滤，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次直至流出液用pH试纸检验呈中性；
故答案为：过滤，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次直至流出液用pH试纸检验呈中性．

点评 本题考查物质的分离提纯的实验方案的设计，题目难度较大，明确实验的目的和原理是解答该题的关键，注意把握基本实验操作．