Question

从含镍废催化剂中可回收镍，其流程如下：

某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Ni（OH）2
pH	5.2	3.2	9.7	9.2

回答下列问题：
（1）写出Ni原子的核外电子排布式为

 

；
（2）“碱浸”的目的是除去

 

．
（3）“酸浸”时所加入的酸是

 

（填化学式）．酸浸后，滤液②中可能含有的金属离子是

 

．
（4）“调pH为2～3”的目的是

 

．
（5）NiSO₄在强碱溶液中用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

 

．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）Ni为28号元素，据此书写核外电子排布式即可；
（2）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酸强碱反应溶解得到溶液含有偏铝酸盐；
（3）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；
（4）调节溶液PH为酸性防止镍离子水解，减少镍离子的损失；
（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：（1）Ni为28号元素，Ni原子的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；
（2）“碱浸”过程中是为了除去铝及其氧化物极其油脂，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达到除去铝元素的目的；反应的两种方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑、Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂O，故答案为：Al、Al₂O₃、油脂；
（3）“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⁺；
（4）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在酸性条件下，故答案为：防止在浓缩结晶过程中Ni²⁺水解[或“防止在浓缩结晶过程生成Ni（OH）₂沉淀]；
（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：本题考查了金属回收的基本方法、难溶电解质的溶解与沉淀应用、沉淀转化的条件，掌握铝、铁、镍元素化合物的化学性质，利用溶液不同pH条件下离子沉淀的情况不同，控制溶液pH的方法除去杂质离子是解答的关键，题目难度中等．