题目内容

【题目】以镍废料(主要成分为镍铁合金,含少量铜)为原料,生产NiO的部分工艺流程如下:

已知:下表列出了几种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1.0 mol·L-1计算)。

Ni2+

Fe2+

Fe3+

Cu3+

开始沉淀pH

6.2

7.6

2.3

4.2

沉淀完全pH

8.5

9.1

3.2

5.6

(1) “酸溶”时Ni转化为NiSO4,该过程中温度控制在70~80 ℃的原因是________________。

(2) “氧化”时,Fe2+参加反应的离子方程式为___________________________________。

(3) “除铁”时需控制溶液的pH范围为________。

(4) “滤渣”的主要成分为___________(填化学式)。

(5) “沉镍”时得到碱式碳酸镍[用xNiCO3·yNi(OH)2表示]沉淀。

①在隔绝空气条件下,“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO,该反应的化学方程式为___________________。

②“沉镍”时,溶液pH增大,碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加,原因是_________________。

【答案】温度低于70 ℃,反应速率降低,温度高于80 ℃,HNO3分解(或挥发)加快 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3.2≤pH<4.2 CuS xNiCO3·yNi(OH)2 (x+y)NiO+xCO2↑+yH2O Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3,pH越大,碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例增大

【解析】

以镍废料(主要成分为镍铁合金,含少量铜)为原料,加入硫酸、硝酸酸浸,Ni转化为NiSO4,同时生成亚铁离子、铁离子、铜离子等,加入过氧化氢,可氧化亚铁离子生成铁离子,加入氢氧化钠调节pH可生成氢氧化铁沉淀,然后通入硫化氢生成CuS沉淀,达到除铜的目的,在滤液中加入碳酸钠溶液可生成xNiCO3yNi(OH)2,煅烧可生成NiO,以此解答该题。

(1)“酸溶”时Ni转化为NiSO4,该过程中温度控制在70~80℃,原因是温度低于70℃,反应速率降低,温度高于80℃,HNO3分解(或挥发)加快,故答案为:温度低于70℃,反应速率降低,温度高于80℃,HNO3分解(或挥发)加快;
(2)“氧化”时,Fe2+参加反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O,故答案为:2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O;
(3)“除铁”时,应使铁完全沉淀,且避免生成氢氧化铜,由表中数据可知,需控制溶液的pH范围为3.2≤pH<4.2,故答案为:3.2≤pH<4.2;
(4)由以上分析可知通入硫化氢生成CuS沉淀,故答案为:CuS;
(5)①在隔绝空气条件下,“煅烧”xNiCO3yNi(OH)2得到NiO,该反应的化学方程式为xNiCO3·yNi(OH)2(x+y)NiO+xCO2↑+yH2O,故答案为:xNiCO3·yNi(OH)2(x+y)NiO+xCO2↑+yH2O;
②“沉镍”时,溶液pH增大,可生成Ni(OH)2,导致碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例增大,而Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3,则碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加,故答案为:Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3,pH越大,碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例增大。

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