Question

【題目】從某礦渣（成分為NiFe2O4、NiO、FeO、CaO、SiO2等）中回收NiSO4的工藝流程如圖：

已知①600℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)：NiFe2O4+4H2SO4═NiSO4+Fe2（SO4）3+4H2O

②Ksp（CaF2）=4.0×10-11

回答下列問題：

（1）將NiFe2O4寫成氧化物的形式為__；（NH4）2SO4的作用是__。

（2）“焙燒”時(shí)礦渣中部分FeO反應(yīng)生成Fe2（SO4）3的化學(xué)方程式為__。

（3）“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO（OH）、CaSO4外，還含有__（寫化學(xué)式）。

（4）向“浸出液”中加入NaF以除去Ca2+，當(dāng)溶液中c（F-）=2.0×10-3molL-1時(shí)，若除鈣率為99%，則原“浸出液”中c（Ca2+）=__gL-1。

（5）“萃取”后，分離得到無機(jī)層的操作為__，用到的主要玻璃儀器是__。

（6）將“浸渣”進(jìn)一步處理后，利用以下流程可得到高鐵酸鹽。K2FeO4是倍受關(guān)注的一類新型、高效、無毒的多功能水處理劑。回答下列問題：

①反應(yīng)液Ⅰ和90%Fe（NO3）3溶液反應(yīng)的離子方程式為__。

②反應(yīng)液Ⅱ經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾可得到K2FeO4晶體，流程中的堿用KOH而不用NaOH的原因是__。

Answer 1

【答案】NiOFe2O3 提供和礦渣反應(yīng)的硫酸（或硫酸銨分解產(chǎn)生硫酸等） 4FeO+6H2SO4+O22Fe2（SO4）3+6H2O SiO2 4.0×10-2 分液 分液漏斗 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2 高鐵酸根在苛性鈉溶液中的溶解度大于苛性鉀溶液

【解析】

某礦渣的主要成分是NiFe2O4（鐵酸鎳）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，加入硫酸銨研磨后，600°C焙燒，已知：（NH4）2SO4在350℃以上會分解生成NH3和H2SO4．NiFe2O4在焙燒過程中生成NiSO4、Fe2（SO4）3，在90°C的熱水中浸泡過濾得到浸出液，加入NaF除去鈣離子，過濾得到濾液加入萃取劑得到無機(jī)相和有機(jī)相，無機(jī)相通過一系列操作得到硫酸鎳，有機(jī)相循環(huán)使用；

足量Cl2通入和KOH溶液中，溫度低時(shí)發(fā)生反應(yīng)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應(yīng)，且將溶液轉(zhuǎn)化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO3）3溶液，發(fā)生反應(yīng)2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，得到溶液II，純化得到濕產(chǎn)品，將濕產(chǎn)品洗滌、干燥得到晶體K2FeO4。

（1）（NH4）2SO4的作用：提供和礦渣反應(yīng)的硫酸（或硫酸銨分解產(chǎn)生硫酸等），故答案為：NiOFe2O3；提供和礦渣反應(yīng)的硫酸（或硫酸銨分解產(chǎn)生硫酸等）；

（2）礦渣中部分FeO焙燒時(shí)與H2SO4反應(yīng)生成Fe2（SO4）3的化學(xué)方程式為4FeO+6H2SO4+O22Fe2（SO4）3+6H2O，故答案為：4FeO+6H2SO4+O22Fe2（SO4）3+6H2O；

（3）“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO（OH）、CaSO4外，還含有SiO2，故答案為：SiO2；

（4）當(dāng)溶液中c（F-）=2.0×10-3molL-1時(shí)，c（Ca2+）=molL-1=1.0×10-5molL-1，原“浸出液”中c（Ca2+）為x，除鈣率為×100%=99%，x=1.0×10-3mol/L=（1.0×10-3mol×40g/mol）/L=4.0×10-2gL-1

故答案為：4.0×10-2；

（5）“萃取”后，分離得到無機(jī)層的操作是分液，主要儀器是分液漏斗，故答案為：分液；分液漏斗；

（6）①反應(yīng)液Ⅰ和90%Fe（NO3）3溶液反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，

故答案為：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

②足量的氯氣與KOH反應(yīng)得到“反應(yīng)液I”，“反應(yīng)液I”中含有過量的氯氣，在“反應(yīng)液I”中加KOH固體可以與“反應(yīng)液I”中過量的Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO，反應(yīng)液Ⅱ經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾可得到K2FeO4晶體，流程中的堿用KOH而不用NaOH的原因是：高鐵酸根在苛性鈉溶液中的溶解度大于苛性鉀溶液，故答案為：高鐵酸根在苛性鈉溶液中的溶解度大于苛性鉀溶液。