Question

5．骨架型镍催化剂因其具有多孔结构对氢气有极强吸附性，故常用作加氢反应的催化剂．一种镍铜硫化矿（主要成分为Ni₂S 和Cu₂S，金属元素的化合价均为+1 价）为原料制备骨架型镍的工艺流程如图：

（1）镍铜硫化矿酸浸所得的浸出渣Ⅰ的主要成分是Cu₂S，气体Ⅱ是两种气体的混合物，则该步反应的化学方程式为Ni₂S+4HCl=NiCl₂+H₂S↑+H₂↑；
（2）写出步骤①的化学方程式Ni（CO）₄$\frac{\underline{\;180℃\;}}{\;}$Ni+4CO↑；合金V 在碱浸前要粉碎，粉碎的目的是使合金在碱浸时充分反应，加快反应速率；
（3）碱浸时选择浓NaOH 溶液，反应的离子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）碱浸后残铝量对骨架型镍的催化活性有重大影响．分析如图1，残铝量在4%～6%范围内催化剂活性最高，属于优质产品；
（5）图2 为双膜三室电解法处理含镍废水的原理示意图，阳极的电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；电解过程中，需要控制溶液pH 值为4 左右，原因是pH过高，镍离子形成氢氧化物沉淀，pH过低，有氢气析出，降低Ni的回收率；

（ 6 ） 使用新制骨架型镍进行烯烃加氢反应，有时不加入氢气也可以完成反应，原因是骨架型镍的多孔结构吸收了碱浸时产生的氢气．

Answer 1

分析 镍铜硫化矿（主要成分为Ni₂S 和Cu₂S）用盐酸浸取，浸出渣Ⅰ的主要成分是Cu₂S，Ni₂S 与盐酸反应生成NiCl₂和H₂S和氢气，反应为：Ni₂S+4HCl=NiCl₂+H₂S↑+H₂↑，将NiCl₂溶液结晶与水煤气煅烧，发生氧化还原反应得到Ni粗品，再通入CO气体，形成Ni（CO）₄，Ni（CO）₄180℃受热分解加热得到镍和CO，加入铝，高温熔融时通入惰性气体保护Ni、Al，得到合金，将合金“高温熔融”后冷却、粉碎，再用浓氢氧化钠溶液碱浸，铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构，浸出液中含偏铝酸根，最后用蒸馏水洗浸出渣，得到产品镍铝合金，据此分析解答．

解答 解：（1）镍铜硫化矿酸浸所得的浸出渣Ⅰ的主要成分是Cu₂S，气体Ⅱ是两种气体的混合物，则，Ni₂S 与盐酸反应生成NiCl₂和H₂S和氢气（气体II），故反应为：Ni₂S+4HCl=NiCl₂+H₂S↑+H₂↑；
故答案为：Ni₂S+4HCl=NiCl₂+H₂S↑+H₂↑；
（2）根据分析步骤①为Ni（CO）₄180℃受热分解加热得到镍和CO，反应为：Ni（CO）₄$\frac{\underline{\;180℃\;}}{\;}$Ni+4CO↑；为使合金在碱浸时充分反应，加快反应速率，合金V 在碱浸前要粉碎；
故答案为：Ni（CO）₄$\frac{\underline{\;180℃\;}}{\;}$Ni+4CO↑；使合金在碱浸时充分反应，加快反应速率；
（3）合金为Ni、Al合金，碱浸时选择浓NaOH 溶液，Al溶于氢氧化钠，离子反应为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）图1，残铝量在4%～6%范围内催化剂活性最高，属于优质产品；
故答案为：4%～6%；
（5）阳极为氢氧根离子发生氧化反应生成氧气，反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；pH过高，镍离子形成氢氧化物沉淀，pH过低，氢离子放电较多，有氢气析出，也不利于Ni的回收，故电解过程中，需要控制溶液pH 值为4 左右；
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；pH过高，镍离子形成氢氧化物沉淀，pH过低，有氢气析出，降低Ni的回收率；
（6）根据题意：骨架型镍催化剂因其具有多孔结构对氢气有极强吸附性，则骨架型镍的多孔结构吸收了碱浸时产生的氢气，则使用新制骨架型镍进行烯烃加氢反应，有时不加入氢气也可以完成反应；
故答案为：骨架型镍的多孔结构吸收了碱浸时产生的氢气．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、电解原理等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．