题目内容

16．镍及其化合物用途广泛．某矿渣的主要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，如图1是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线：

已知：（NH4）2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4．NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2（SO4）3．锡（Sn）位于第五周期第ⅣA族．
（1）焙烧前将矿渣与（NH4）2SO4混合研磨，混合研磨的目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分．
（2）“浸泡”过程中Fe2（SO4）3生成FeO（OH）的离子方程式为Fe3++2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO（OH）↓+3H+，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO（OH）外还含有SiO2、CaSO4（填化学式）．
（3）为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的0.5倍；除去过量的SnCl2后，再用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，滴定时反应的离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O．
（4）“浸出液”中c（Ca2+）=1.0×10-3mol•L-1，当除钙率达到99%时，溶液中c（F-）=2.0×10-3 mol•L-1．[已知Ksp （CaF2）=4.0×10-11]
（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（V0/VA）对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图2所示，V0/VA的最佳取值是0.25．

分析 某矿渣的主要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸铵研磨后，600°C焙烧，已知：（NH4）2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4．NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2（SO4）3，在90°C的热水中浸泡过滤得到浸出液，加入NaF除去钙离子，过滤得到滤液加入萃取剂得到无机相和有机相，无机相通过一系列操作得到硫酸镍，有机相循环使用，
（1）混合研磨增大接触面积，加快反应速率；
（2）“浸泡”过程中Fe2（SO4）3生成FeO（OH）的反应为水解反应，矿渣的主要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸铵加热浸取后的浸渣为不反应和不溶于水的硫酸钙和二氧化硅；
（3）用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，依据氧化还原反应定量关系计算得到SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的倍数，用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，亚铁离子被也会为铁离子；
（4）浸出液”中c（Ca2+）=1.0×10-3mol•L-1，当除钙率达到99%时，剩余钙离子1%×1.0×10-3mol•L-1=1×10-5mol/L，结合溶度积常数计算得到溶液中c（F-）；
（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（V0/VA）对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图2所示，最佳取值是亚铁离子能被萃取，镍离子不被萃取，据此选择．

解答 解：（1）焙烧前将矿渣与（NH4）2SO4混合研磨，混合研磨的目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分，
故答案为：增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；
（2））“浸泡”过程中Fe2（SO4）3生成FeO（OH）的离子方程式为：Fe3++2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO（OH）↓+3H+，浸渣”的成分除Fe2O3、FeO（OH）外还含有 SiO2、CaSO4，
故答案为：Fe3++2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO（OH）↓+3H+；  SiO2、CaSO4；
（3）为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，反应为：2Fe3++Sn2+=Sn4++2Fe2+，所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的一半，为0.5倍，用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，滴定时反应的离子方程式为：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，
故答案为：0.5；  Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；
（4）浸出液”中c（Ca2+）=1.0×10-3mol•L-1，当除钙率达到99%时，剩余钙离子1%×1.0×10-3mol•L-1=1×10-5mol/L，溶液中c（F-）=$\sqrt{\frac{Ksp}{c（C{a}^{2+}）}}$=$\sqrt{\frac{4.0×1{0}^{-11}}{1×1{0}^{-5}}}$≈2×10-3mol/L，
故答案为：2.0×10-3；
（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（V0/VA）对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图2所示，最佳取值是亚铁离子能被萃取，镍离子不被萃取，V0/VA的最佳取值是0.25，
故答案为：0.25．

点评 本题考查了物质分离提纯、物质制备、离子方程式书写、溶度积常数计算等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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