题目内容
19.某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni,还含有Al、Al2O3、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质.部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下:| 沉淀物 | Al(OH)2 | Fe(OH)3 | Fe(OH))2 | Ni (OH)2 |
| pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 9.2 |
请根据以上信息和流程图,回答下列问题:
(1)“碱浸”的目的是除去含镍废催化剂中的Al、Al2O3.
(2)“酸浸”时所加入的酸是H2SO4_.酸浸后,滤液②中可能含有的金属离子是Ni2+、Fe2+.(用离子符号表示).
(3)“调pH为2-3的目的是防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解.
(4)步骤A的操作顺序是加热浓缩、冷却、结晶、过滤.
(5)NiSO4在强碱溶液中用NaC1O氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH.该反应的离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O.
分析 从含镍废催化剂回收镍的流程为:废镍催化剂先用碱液洗涤,铝是两性元素和强碱反应,氧化铝是两性氧化物和强碱反应,镍单质和铁及其氧化物不和碱反应,可以达到除去铝元素的目的,同时除去表面的油污,过滤,滤液为AlO2-,滤渣为镍金属和铁单质及其氧化物,“酸浸”将滤渣溶解,制备目的是得到NiSO4•7H2O,加入的酸不能引入新的杂质,所以需要加入硫酸进行酸浸,过滤滤渣为其他不溶性杂质,滤液为Ni2+、SO42-、Fe2+,亚铁离子和双氧水反应生成铁离子,所以加入H2O2,硫酸亚铁被双氧水氧化生成Fe2(SO4)3,2Fe 2++H2O2+2H+=2Fe 3++2H2O,保温氧化0.5h,使其充分氧化,调节PH=5.5,形成氢氧化铁沉淀,过滤,调节PH=2~3,防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解,浓缩得到NiSO4•7H2O,
(1)含镍催化剂主要含有Ni,还含有Al(31%)的单质及氧化物,铝和氧化铝都可以和强碱反应溶解得到偏铝酸盐;
(2)依据最后制备NiSO4•7H2O,防止引入其它杂质离子需要加入硫酸进行溶解;铁及其化合物、镍和硫酸反应生成亚铁离子和镍离子,过滤后得到溶液为硫酸亚铁和硫酸镍溶液;
(3)调节溶液PH为酸性防止镍离子水解,减少镍离子的损失;
(4)从溶液中得到易溶于水的晶体操作顺序是加热浓缩、冷却、结晶、过滤;
(5)依据NiSO4在强碱溶溶中用NaClO氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料--NiOOH,次氯酸钠被还原为氯离子,结合电荷守恒、原子守恒书写离子方程式.
解答 解:从含镍废催化剂回收镍的流程为:废镍催化剂先用碱液洗涤,铝是两性元素和强碱反应,氧化铝是两性氧化物和强碱反应,镍单质和铁及其氧化物不和碱反应,可以达到除去铝元素的目的,同时除去表面的油污,过滤,滤液为AlO2-,滤渣为镍金属和铁单质及其氧化物,“酸浸”将滤渣溶解,制备目的是得到NiSO4•7H2O,加入的酸不能引入新的杂质,所以需要加入硫酸进行酸浸,过滤滤渣为其他不溶性杂质,滤液为Ni2+、SO42-、Fe2+,亚铁离子和双氧水反应生成铁离子,所以加入H2O2,硫酸亚铁被双氧水氧化生成Fe2(SO4)3,2Fe 2++H2O2+2H+=2Fe 3++2H2O,保温氧化0.5h,使其充分氧化,调节PH=5.5,形成氢氧化铁沉淀,过滤,调节PH=2~3,防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解,浓缩得到NiSO4•7H2O,
(1)“碱浸”过程中是为了除去铝及其氧化物,铝和氧化铝都可以和强碱反应溶解得到偏铝酸盐,反应的离子方程式为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O,
故答案为:Al、Al2O3;
(2)“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁单质及其氧化物,依据制备目的是得到NiSO4•7H2O,加入的酸不能引入新的杂质,所以需要加入硫酸进行酸浸;镍、铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸镍溶液,
故答案为:H2SO4;Ni2+、Fe2+;
(3)硫酸镍溶液需要蒸发浓缩结晶析出,为防止镍离子水解生成氢氧化镍沉淀,需要控制溶液pH,
故答案为:防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解;
(4)步骤A的操作顺序是加热浓缩、冷却、结晶、过滤,
故答案为:结晶、过滤;
(5)NiSO4在强碱溶溶中用NaClO氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料--NiOOH.该反应的离子方程式是:2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH+Cl-+H2O,
故答案为:2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O.
点评 本题考查是一道综合题目,涉及到铝、铁、镍元素化合物的化学性质、控制溶液pH的方法除去杂质离子等,题目难度中等.
| A. | 1mol由Na2O2和Na2O组成的混合物,其中的钠离子数为4NA | |
| B. | 25℃,1.01×105Pa,64gSO2中含有的原子数为3NA | |
| C. | 在常温常压下,11.2LCl2含有的分子数为0.5NA | |
| D. | 标准状况下,11.2LH2O中含有的分子数目为0.5NA |
Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H2SO4,过滤:
Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO4溶液,调节溶液的pH约为3;
Ⅲ.加热,产生大量棕色沉淀,静置,上层溶液呈紫红色:
Ⅳ.加入MnSO4至紫红色消失,过滤;
Ⅴ.浓缩、结晶、分离,得到产品.
(1)H2S04溶解A1203的离子方程式是Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
(2)MnO4- 氧化Fe2+的离子方程式补充完整:1MnO4-+5Fe2++8H+=1Mn2++5Fe3++4H2O
(3)已知:生成氢氧话务沉淀的pH
| Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | |
| 开始沉淀时 | 3.4 | 6.3 | 1.5 |
| 完全沉淀时 | 4.7 | 8.3 | 2.8 |
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的:pH约为3时,Fe2+和Al3+不能形成沉淀,将Fe2+氧化为Fe3+,可使铁完全沉淀
(4)己知:一定条件下,MnO4- 可与Mn2+反应生成MnO2,
①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCI并加热,能说明沉淀中存在MnO2的现象是生成黄绿色气体.
②Ⅳ中加入MnS04的目的是除去过量的MnO4-.
| A. | B. | ||||
| C. | CH3COOCH2CH3与CH3CH2COOH | D. | C2H5-O-C2H5与 |