Question

1．NiCl₂是化工合成中最重要的镍源，工业上以金属镍废料为原料生产NiCl₂，继而生产Ni₂O₃的工艺流程如图1：

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L^-1计算）．

氢氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3	Ni（OH）2
开始沉淀的pH	1.1	6.5	3.5	7.1
沉淀完全的pH	3.2	9.7	4.7	9.2

（1）为了提高金属镍废料浸出的速率，在“酸浸”时可采取的措施有：①适当升高温度；②搅拌；③增大盐酸的浓度（或将镍废料研成粉末等）等．
（2）酸浸后的酸性溶液中含有Ni²⁺、Cl^-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等．沉镍前需加Na₂CO₃控制溶液pH范围为4.7～7.1．
（3）从滤液A中可回收利用的主要物质是氯化钠．
（4）“氧化”生成Ni₂O₃的离子方程式为2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O．
（5）工业上用镍为阳极，电解0.05～0.1mol•L^-1NiCl₂溶液与一定量NH₄Cl组成的混合溶液，可得到高纯度、球形的超细镍粉．当其它条件一定时，NH₄Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图2所示：
①NH₄Cl的浓度最好控制为10g•L^-1．
②当NH₄Cl浓度大于15g•L^-1时，阴极有气体生成，导致阴极电流效率降低，写出相应的电极反应式：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2NH₄⁺+2H₂O+2e^-=H₂↑+2NH₃•H₂O）．

Answer 1

分析 流程分析，镍废料用盐酸酸浸后得酸浸后的酸性溶液中含有Ni²⁺、Cl^-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入碳酸钠溶液调节溶液的PH，使铝离子、铁离子全部沉淀，过滤后的滤液中再加入碳酸钠沉淀镍离子得NiCO₃，滤液A中含有NaCl等物质，将NiCO₃再溶于盐酸，得氯化镍溶液，向其中加入次氯酸钠和氢氧化钠溶液可得Ni₂O₃，
（1）为了提高金属镍废料浸出的速率，可以从提高温度、酸的浓度、充分搅拌，研磨废料增大接触面积等影响反应速率的因素分析；
（2）沉镍前要将铝离子和铁离子沉淀完全，而镍离子不能产生沉淀，据此判断；
（3）滤液A中主要含有氯化钠，可回收利用；
（4）Cl由+1价降低到-1价，Ni由+2价升高到+3价，利用化合价升降相等可配平ClO^-、Ni（OH）₂、Cl^-、Ni₂O₃的系数，据此书写离子方程式；
（5）①根据图2可知，NH₄Cl的浓度为10g•L^-1时，镍的成粉率最高；
②当NH₄Cl浓度大于15g•L^-1时，阴极有氢气生成，导致阴极电流效率降低，据此书写电极反应式；

解答 解：流程分析，镍废料用盐酸酸浸后得酸浸后的酸性溶液中含有Ni²⁺、Cl^-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入碳酸钠溶液调节溶液的PH，使铝离子、铁离子全部沉淀，过滤后的滤液中再加入碳酸钠沉淀镍离子得NiCO₃，滤液A中含有NaCl等物质，将NiCO₃再溶于盐酸，得氯化镍溶液，向其中加入次氯酸钠和氢氧化钠溶液可得Ni₂O₃，
（1）为了提高金属镍废料浸出的速率，可采取的措施有：①适当升高温度；②搅拌；③增大盐酸的浓度（或将镍废料研成粉末等）等，
故答案为：增大盐酸的浓度（或将镍废料研成粉末等）；
（2）沉镍前要将铝离子和铁离子沉淀完全，而镍离子不能产生沉淀，所以溶液的PH值控制在4.7～7.1，
故答案为：4.7～7.1；
（3）滤液A中主要含有氯化钠，可回收利用，
故答案为：氯化钠；
（4）Cl由+1价降低到-1价，Ni由+2价升高到+3价，利用化合价升降相等可配平ClO^-、Ni（OH）₂、Cl^-、Ni₂O₃的系数，反应的离子方程式为2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O，
故答案为：2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O；
（5）①根据图2可知，NH₄Cl的浓度为10g•L^-1时，镍的成粉率最高，所以NH₄Cl的浓度最好控制为10 g•L^-1，
故答案为：10 g•L^-1；
②当NH₄Cl浓度大于15g•L^-1时，阴极有氢气生成，导致阴极电流效率降低，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑（或2NH₄⁺+2H₂O+2e^-=H₂↑+2NH₃•H₂O），
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2NH₄⁺+2H₂O+2e^-=H₂↑+2NH₃•H₂O）．

点评 本题考查了流程分析推断，实验操作步骤的分析判断，化学方程式计算和电解原理分析应用，题目综合性较大，难度较大．