Question

【題目】金屬鎳具有較高的經(jīng)濟(jì)價值，工業(yè)上采用一定方法處理含鎳廢水使其達(dá)標(biāo)排放并回收鎳。某電鍍廢水中的鎳主要以NiR2絡(luò)合物形式存在，在水溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq) （R-為有機(jī)物配體，K=1.6×10-14）

（1）傳統(tǒng)的“硫化物沉淀法”是向廢水中加入Na2S，使其中的NiR2生成NiS沉淀進(jìn)而回收鎳。

①該反應(yīng)的離子方程式為_________。

②NiS沉淀生成的同時會有少量Ni(OH)2沉淀生成，用離子方程式解釋Ni(OH)2生成的原因是_________、_________。

（2）“硫化物沉淀法”鎳的回收率不高，處理后廢水中的鎳含量難以達(dá)標(biāo)�！拌F脫絡(luò)-化學(xué)沉淀法”可達(dá)到預(yù)期效果，該法將鎳轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2固體進(jìn)而回收鎳。工藝流程如下：

“脫絡(luò)”（指鎳元素由絡(luò)合物NiR2轉(zhuǎn)化成游離的Ni2+）過程中，R—與中間產(chǎn)物·OH（羥基自由基）反應(yīng)生成難以與Ni2+絡(luò)合的·R（有機(jī)物自由基），但·OH也能與H2O2發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)的方程式如下：

Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH— +·OH …………i

R— + ·OH OH—+ ·R …………ii

H2O2 +2·OH O2↑ + 2H2O …………iii

實(shí)驗(yàn)測得“脫絡(luò)”過程中H2O2的加入量對溶液中鎳去除率的影響如右圖所示：

①從平衡移動的角度解釋加入Fe2+和H2O2能夠?qū)崿F(xiàn)“脫絡(luò)”的原因是_________。

②分析圖中曲線，可推斷過氧化氫的最佳加入量為_________ g·L-1；低于或高于這個值，廢水處理效果都下降，原因是_________。

Answer 1

【答案】 NiR2 + S2- NiS↓+ 2R- S2- + H2O HS- + OH- NiR2 + 2OH- Ni(OH)2↓+ 2R- NiR2在溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq)。Fe2+和H2O2通過反應(yīng)i和反應(yīng)ii將R—轉(zhuǎn)化成難以與Ni2+絡(luò)合的·R， 使c(R-)減小，平衡正向移動，實(shí)現(xiàn)“脫絡(luò)” 0.45 低于此數(shù)值，反應(yīng)i生成的·OH過少，不足以使R—充分轉(zhuǎn)化成·R；高于此數(shù)值，H2O2多，但反應(yīng)i生成的·OH能與H2O2發(fā)生反應(yīng)iii，使H2O2轉(zhuǎn)化成O2和H2O，同樣不能使R—充分轉(zhuǎn)化成·R。

【解析】(1)①向廢水(鎳主要以NiR2絡(luò)合物形式存在)中加入Na2S，使其中的NiR2生成NiS沉淀，反應(yīng)的離子方程式為NiR2 + S2- = NiS↓+ 2R-，故答案為：NiR2 + S2- = NiS↓+ 2R-；

②NiS沉淀生成的同時會有少量Ni(OH)2沉淀生成，是因?yàn)?/span>S2- + H2O HS- + OH-，NiR2 + 2OH- = Ni(OH)2↓+ 2R-，故答案為：S2- + H2O HS- + OH-；NiR2 + 2OH- = Ni(OH)2↓+ 2R-；

(2)①NiR2在溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq)。Fe2+和H2O2通過反應(yīng)i和反應(yīng)ii將R—轉(zhuǎn)化成難以與Ni2+絡(luò)合的·R， 使c(R-)減小，平衡正向移動，實(shí)現(xiàn)“脫絡(luò)”，故答案為：NiR2在溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq)。Fe2+和H2O2通過反應(yīng)i和反應(yīng)ii將R—轉(zhuǎn)化成難以與Ni2+絡(luò)合的·R， 使c(R-)減小，平衡正向移動，實(shí)現(xiàn)“脫絡(luò)”；

②根據(jù)圖中曲線，過氧化氫的加入量為0.45g·L-1時，溶液中鎳去除率最高，低于或高于這個值，廢水處理效果都下降，原因是低于此數(shù)值，反應(yīng)i生成的·OH過少，不足以使R—充分轉(zhuǎn)化成·R；高于此數(shù)值，H2O2多，但反應(yīng)i生成的·OH能與H2O2發(fā)生反應(yīng)iii，使H2O2轉(zhuǎn)化成O2和H2O，同樣不能使R—充分轉(zhuǎn)化成·R，故答案為：0.45；低于此數(shù)值，反應(yīng)i生成的·OH過少，不足以使R-充分轉(zhuǎn)化成·R；高于此數(shù)值，H2O2多，但反應(yīng)i生成的·OH能與H2O2發(fā)生反應(yīng)iii，使H2O2轉(zhuǎn)化成O2和H2O，同樣不能使R-充分轉(zhuǎn)化成·R。