题目内容
【题目】镍废料中主要含有Ni，还有少量的Cu、Fe、Pb等。现从中制取Ni2O3，可用于制造人造卫星、宇宙飞船的高能电池，也可用于制成镍镉碱性电池。生产流程见下：
已知0.010 mol/L金属离子在不同pH下的沉淀情况如下：
Fe3+ | Cu2+ | Ni2+ | Fe2+ | |
开始沉淀pH | 3.0 | 5.0 | 7.4 | 9.7 |
完全沉淀pH | 4.0 | 6.5 | 9.0 | 11 |
回答下列问题：
（1）加入碳酸钙调pH的目的是___________________，“沉渣2”的主要成分是_____，必须先过滤“沉渣1”后再进行“除Cu”的原因是______________。
（2）用离子方程式解释加入NH4F “除Ca”的过程________________。
（3）“酸浸”时参与反应的H2SO4与HNO3物质的量比保持为3:2，此时Ni单质所发生的化学方程式为_______。
（4）“操作X”是________、________
（5）向NiO中加入盐酸溶解，待完全溶解后，加入足量NaOH溶液，再加入NaClO溶液，写出其中和NaClO相关的反应的离子方程式为__________________。
（6）根据上表数据，计算当0.010 mol/L NiSO4溶液中Ni2+完全沉淀时的c(Ni2+)＝ ____mol/L。
【答案】提高溶液 pH，去除Fe3+(使之转化为 Fe(OH)3) CuS “除 Cu”时溶液pH会降低，可能会溶解部分Fe(OH)3沉淀 Ca2+ +2F-=CaF2↓ 3Ni+3H2SO4+2HNO3=3NiSO4+2NO↑+4H2O 过滤 洗涤 2Ni(OH)2+ClO- =Ni2O3+Cl- +2H2O 10-5.2
【解析】
由流程图可知，镍废料在70—80℃条件下，与硫酸和硝酸的混酸反应，镍废料溶解得到浸出液，向浸出液中加入双氧水，将亚铁离子氧化为铁离子，加入碳酸钙调节溶液pH，可使铁离子转化为氢氧化铁沉淀而除去；向滤液中加入H2S，溶液中铜离子转化为硫化铜沉淀而除去；向所得滤液中加入NH4F溶液，溶液中钙离子转化为氟化钙沉淀而除去；向滤液中加入草酸溶液，溶液中镍离子转化为草酸镍沉淀，煅烧草酸镍沉淀，草酸镍分解生成NiO，向NiO中加入盐酸溶解NiO生成Ni2+，Ni2+在碱性条件下与次氯酸钠反应生成氧化镍。
（1）加入碳酸钙调节溶液pH，可使铁离子转化为氢氧化铁沉淀而除去；向滤液中加入H2S，溶液中铜离子转化为硫化铜沉淀；除溶液中铜离子时，铜离子与硫化氢反应时，有氢离子生成，使溶液pH会降低，可能会溶解部分Fe(OH)3沉淀，所以必须先过滤“沉渣1”后再进行“除Cu”，故答案为：提高溶液 pH，去除Fe3+(使之转化为 Fe(OH)3）；CuS ； “除 Cu”时溶液pH会降低，可能会溶解部分Fe(OH)3沉淀；
（2）加入NH4F溶液，溶液中的钙离子与氟离子反应生成氟化钙沉淀，达到除钙的目的，反应的离子方程式为Ca2++2F-=CaF2↓；故答案为：Ca2++2F-=CaF2↓；
（3）由题意设H2SO4与HNO3物质的量分别为3mol，2mol；两种混合酸提供氢离子8mol，2mol硝酸根离子全部被还原为2mol一氧化氮，转移电子总数为6mol，镍在反应中被氧化为硫酸镍，根据电子守恒可知，消耗金属镍3mol，则反应的化学方程式为：3Ni+3H2SO4+2HNO3
=3NiSO4+2NO↑+4H2O，故答案为：3Ni+3H2SO4+2HNO3=3NiSO4+2NO↑+4H2O；
（4）向滤液中加入草酸，溶液中镍离子与草酸反应生成草酸镍沉淀，然后进行过滤、洗涤干燥得到草酸镍沉淀，故答案为：过滤；洗涤；
（5）向NiO中加入盐酸溶解，待完全溶解后生成NiCl2，NiCl2在碱性环境下被次氯酸钠氧化为三氧化二镍、次氯酸钠被还原为氯化钠，反应的离子方程式为：2Ni(OH)2+ClO-=
Ni2O3+Cl-+2H2O ，故答案为：2Ni(OH)2+ClO-=Ni2O3+Cl-+2H2O；
（6）由表中数据可知，当0.010 mol/L NiSO4溶液中Ni2+开始沉淀时，溶液中c（OH-）=10-6.6mol/L，Ksp[Ni(OH)2]= c（Ni2+）c2（OH-）= 0.010 mol/L×(10-6.6mol/L)2=10-15.2，当0.010 mol/L NiSO4溶液中Ni2+完全沉淀时，溶液中c（OH-）=10-5mol/L，c（Ni2+）=
=
=10-5.2 mol/L，故答案为：10-5.2。
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