Question

【題目】醋酸鎳[(CH3COO)2Ni]是一種重要的化工原料。一種以含鎳廢料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)為原料,制取醋酸鎳的工藝流程圖如下：

相關(guān)離子生成氫氧化物的pH 和相關(guān)物質(zhì)的溶解性如下表：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH	物質(zhì)	20℃時溶解性(H2O)
Fe3+	1.1	3.2	CaSO4	微溶
Fe2+	5.8	8.8	NiF	可溶
Al3+	3.0	5.0	CaF2	難溶
Ni2+	6.7	9.5	NiCO3	Ksp=9.60×10-6

（1）調(diào)節(jié)pH 步驟中,溶液pH的調(diào)節(jié)范圍是________。

（2）濾渣1和濾渣3 主要成分的化學(xué)式分別是________、________。

（3）寫出氧化步驟中加入H2O2 發(fā)生反應(yīng)的離子方程式________。

（4）酸浸過程中,1molNiS失去6 NA個電子,同時生成兩種無色有毒氣體。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式________。

（5）沉鎳過程中,若c(Ni2+)=2.0 mol·L-1,欲使100 mL該濾液中的Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤10-5mol·L-1]，則需要加入Na2CO3固體的質(zhì)量最少為________g。(保留小數(shù)點(diǎn)后1位有效數(shù)字)

（6）保持其他條件不變,在不同溫度下對含鎳廢料進(jìn)行酸浸，鎳浸出率隨時間變化如圖。酸浸的最佳溫度與時間分別為________。

Answer 1

【答案】 5.0≤pH<6.7 SiO2、CaSO4 CaF2 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O 31.4g 70℃和120min

【解析】含鎳廢料（含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）粉碎，加硫酸和硝酸酸浸，過濾，濾渣1為二氧化硅和硫酸鈣，浸出液含有Ni2+、Fe2+、Al3+、Ca2+，加H2O2把亞鐵離子氧化為Fe3+，然后加NaOH調(diào)節(jié)pH，使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，同時Ni2+不能轉(zhuǎn)化為沉淀，所以調(diào)節(jié)pH的范圍5.0≤pH<6.7，過濾，濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁，濾液中含有Ni2+、Ca2+，再加氟化銨，生成CaF2沉淀，過濾，濾渣3為CaF2，濾液中加碳酸鈉生成NiCO3沉淀，過濾，濾渣中加醋酸溶解，生成(CH3COO)2Ni溶液，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到(CH3COO)2Ni固體。

（1）.調(diào)節(jié)pH使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，同時Ni2+不能轉(zhuǎn)化為沉淀，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，調(diào)節(jié)pH的范圍為5.0≤pH<6.7，故答案為：5.0≤pH<6.7；

（2）.由上述流程分析可知，濾渣1為二氧化硅和硫酸鈣，濾渣3為CaF2，故答案為：SiO2、CaSO4；CaF2；

（3）.氧化步驟中加入H2O2，可將Fe2＋氧化為Fe3＋，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（4）.酸浸過程中，1mol NiS被硝酸氧化失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體，則生成NO和SO2，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O，故答案為：NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O；

（5）.已知NiCO3的Ksp=9.60×10-6，使100mL該濾液中的Ni2+沉淀完全，即[c(Ni2+)≤10-5mol·L-1]，則溶液中c（CO32-）===0.96mol/L，與Ni2+反應(yīng)的n（CO32-）=cV=2mol/L×0.1L=0.2mol，則加入的碳酸鈉的總物質(zhì)的量n（CO32-）=0.2mol+0.96mol/L×0.1L=0.296mol，則m（Na2CO3）=n×M=0.296mol×106g/mol=31.4g，故答案為：31.4；

（6）.由圖象可知，在70℃、120min時，酸浸出率最高，故答案為：70℃和120min。