Question

某化學研究性學習小組通過查閱資料，設計了如下圖所示的方法以含鎳廢催化劑為原料來制備NiSO4?7H2O。已知某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni，還含有Al（31%）、Fe（1.3%）的單質(zhì)及氧化物，其他不溶雜質(zhì)(3.3%)。

部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時的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

回答下列問題：

（1）操作a、c中需使用的儀器除鐵架臺（帶鐵圈）、酒精燈、燒杯、蒸發(fā)皿外還需要的主要儀器為 。

（2）“堿浸”過程中發(fā)生的離子方程式是 。

（3）“酸浸”時所加入的酸是 （填化學式）。酸浸后，經(jīng)操作a分離出固體①后，溶液中可能含有的金屬離子是 。

（4）操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH，你認為pH的最佳調(diào)控范圍是： 。

（5）“調(diào)pH為2~3”的目的是 。

（6）產(chǎn)品晶體中有時會混有少量綠礬（FeSO4·7H2O），其原因可能是 __。

 

Answer 1

20．(13分)⑴ 漏斗、玻璃棒 ⑵ 2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑、Al2O3+2OH—=2AlO2—+3H2O

⑶ H2SO4 Ni2+ 、Fe2+ ⑷ 3.2≤pH<9. 2 ⑸ 防止在濃縮結晶過程中Ni2+水解

⑹ H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保溫時間不足導致Fe2＋未被完全氧化造成的

【解析】

試題分析：（1）操作a是過濾得到固體和濾液，c是蒸發(fā)濃縮得到晶體過濾得到NiSO4?7H2O；，操作a、c中需使用的儀器除鐵架臺（帶鐵圈）、酒精燈、燒杯、蒸發(fā)皿外還需要的主要儀器為漏斗、玻璃棒；（2）“堿浸”過程中是為了除去鋁及其氧化物，鋁是兩性元素和強堿反應，氧化鋁是兩性氧化物和強堿反應，鎳單質(zhì)和鐵及其氧化物不和堿反應達到除去鋁元素的目的；反應的兩種方程式為：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O；（3）“酸浸”時主要是溶解鎳金屬和鐵單質(zhì)及其氧化物，依據(jù)制備 目的是得到NiSO4?7H2O，加入的酸不能引入新的雜質(zhì)，所以需要加入硫酸進行酸浸；鎳、鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵、硫酸鎳溶液，答案為：H2SO4；Ni2+、Fe2+；（4）依據(jù)圖表中沉淀需要的溶液PH，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子后，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，鎳離子不沉淀得到較純凈的硫酸鎳溶液，pH應在3.2-9.2間，答案為3.2≤pH<9. 2；（5）（5）硫酸鎳溶液需要蒸發(fā)濃縮結晶析出，為防止鎳離子水解生成氫氧化鎳沉淀，需要控制溶液pH在酸性條件下，答案為：防止在濃縮結晶過程中Ni2+水解；（6）（6）產(chǎn)品晶體中有時會混有少量綠礬（FeSO4?7H2O），說明在加入過氧化氫氧化劑氧化亞鐵離子時未把亞鐵離子全部氧化，氫氧化亞鐵沉淀的pH大于鎳離子沉淀的pH，保溫目的是把亞鐵離子完全氧化，答案為：H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保溫時間不足導致Fe2+未被完全氧化造成的。

考點：考查物質(zhì)提純與除雜的工藝流程。