Question

1．如图1，硝酸浸取红土镍矿工艺可以将红土镍矿（主要成分为NiSO₄，还含有杂质SiO₂、Al₂O₃、Fe₃O₄）进行分离制取Ni（NO₃）₂．

（1）加入浓硝酸后，红土镍矿中含铁化合物转化的离子方程式为Fe₃O₄+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO₂↑+5H₂O．
（2）若用硫酸代替硝酸浸取红土镍矿．除需要加入2.5mol/L的硫酸外，还需要通入一种常见的气体，其化学式为O₂．
（3）根据Fe、Ni浸出率（溶液中某金属元素的质量/固体样品某元素的起始质量）随反应温度的变化如
图2，推断适宜反应温度是190℃（或190～200℃之间某一温度、或某一区间）．
（4）加碳酸钙进行中和时，若控制温度80℃、pH=4，则浸取液中的Fe³⁺会水解生成，则此水解反应的
离子方程式为Fe³⁺+2H₂O$\stackrel{80℃}{?}$FeOOH+3H⁺．
（5）反应得到Ni（NO₃）₂固体后需要进行洗涤，实验室洗涤的操作方法是加水浸没沉淀，待水流出，重复2～3次．
（6）反应产生的氮氧化物可以用HNO₃吸收．随着硝酸浓度的提高，氮氧化物吸收率增加．当HNO₃浓度达35%时，氮氧化物的吸收率反而下降，其可能的原因是硝酸浓度达35%时，易分解为氮氧化物，使吸收率下降．

Answer 1

分析 红土镍矿（主要成分为NiSO₄，还含有杂质SiO₂、Al₂O₃、Fe₃O₄）加入浓硝酸，其中Al₂O₃、Fe₃O₄酸溶解后，加碳酸钙调节PH值，三价铁离子先沉淀，浸出渣为SiO₂和氢氧化铁（或FeOOH），浸出液中含镍离子、铝离子、钙离子、硝酸根，浸出液通过除铝，经过一系列处理最后得到产品Ni（NO₃）₂，据此答题．
（1）Fe₃O₄中含三价铁和二价铁，与浓硝酸发生氧化还原反应生成三价铁，浓硝酸被还原成二氧化氮；
（2）2.5mol/L的硫酸为稀硫酸，不能氧化二价铁离子，需要通入一种氧化性气体；
（3）要使浸出液中的镍的含量高，铁的含量低，根据图象选择；
（4）控制温度80℃、pH=4，则浸取液中的Fe³⁺会水解生成FeOOH，则水解的离子方程式为：Fe³⁺+2H₂O$\stackrel{80℃}{?}$FeOOH+3H⁺；
（5）实验室洗涤固体的操作方法是加水浸没沉淀，待水流出，重复2～3次；
（6）浓硝酸不稳定，易分解为氮氧化物，使吸收率下降．

解答 解：红土镍矿（主要成分为NiSO₄，还含有杂质SiO₂、Al₂O₃、Fe₃O₄）加入浓硝酸，其中Al₂O₃、Fe₃O₄酸溶解后，加碳酸钙调节PH值，三价铁离子先沉淀，浸出渣为SiO₂和氢氧化铁（或FeOOH），浸出液中含镍离子、铝离子、钙离子、硝酸根，浸出液通过除铝，经过一系列处理最后得到产品Ni（NO₃）₂．
（1）Fe₃O₄中含三价铁和二价铁，与浓硝酸发生氧化还原反应生成三价铁，浓硝酸被还原成二氧化氮，离子方程式为：Fe₃O₄+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO₂↑+5H₂O，
故答案为：Fe₃O₄+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO₂↑+5H₂O；
（2）2.5mol/L的硫酸为稀硫酸，不能氧化二价铁离子，需要通入一种氧化性气体，常通入氧气，故答案为：O₂；
（3）要使浸出液中的镍的含量高，铁的含量低，根据图象可知温度在190℃（或190～200℃之间某一温度、或某一区间）便达到目的，
故答案为：190℃（或190～200℃之间某一温度、或某一区间）；
（4）控制温度80℃、pH=4，浸取液中Fe³⁺会水解生成FeOOH，则水解的离子方程式为：Fe³⁺+2H₂O$\stackrel{80℃}{?}$FeOOH+3H⁺，故答案为：Fe³⁺+2H₂O$\stackrel{80℃}{?}$FeOOH+3H⁺；
（5）实验室洗涤固体的操作方法是加水浸没沉淀，待水流出，重复2～3次，故答案为：加水浸没沉淀，待水流出，重复2～3次；
（6）浓硝酸不稳定，所以硝酸浓度达35%时，易分解为氮氧化物，使吸收率下降，故答案为：硝酸浓度达35%时，易分解为氮氧化物，使吸收率下降．

点评 本题考查了物质分离和制备流程的分析判断，属于高频考点，主要是实验基本操作、物质性质、离子方程式的书写，题目难度中等，培养学生解决实际问题的能力．