Question

實(shí)驗(yàn)室模擬回收某廢舊含鎳催化劑（主要成分為NiO，另含F(xiàn)e2O3、CaO、CuO、BaO等）生產(chǎn)Ni2O3。其工藝流程為：

（1）根據(jù)圖Ⅰ所示的X射線衍射圖譜，可知浸出渣含有三種主要成分，其中“物質(zhì)X”為 。圖Ⅱ表示鎳的浸出率與溫度的關(guān)系，當(dāng)浸出溫度高于70℃時(shí)，鎳的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)2含 量增大，其原因是 。

（2）工藝流程中“副產(chǎn)品”的化學(xué)式為 。

（3）已知有關(guān)氫氧化物開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
開(kāi)始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

操作B是為了除去濾液中的鐵元素，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：向操作A所得的濾液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液pH為3.7～7.7，靜置，過(guò)濾。請(qǐng)對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)

（若原方案正確，請(qǐng)說(shuō)明理由；若原方案錯(cuò)誤，請(qǐng)加以改正）。

（4）操作C是為了除去溶液中的Ca2+，若控制溶液中F－濃度為3×10－3mol·L－1，則Ca2+的濃度為 mol·L－1。（常溫時(shí)CaF2的溶度積常數(shù)為2.7×10－11）

（5）電解產(chǎn)生2NiOOH·H2O的原理分兩步：

①堿性條件下Cl－在陽(yáng)極被氧化為ClO－；

②Ni2+被ClO－氧化產(chǎn)生2NiOOH·H2O沉淀。

第②步反應(yīng)的離子方程式為 。

 

Answer 1

（12分）（1）BaSO4 溫度升高，Ni2+的水解程度增大

（2）CuSO4·5H2O

（3）方案錯(cuò)誤。在調(diào)節(jié)pH前，應(yīng)先在濾液中加入H2O2，使溶液中的Fe2+氧化為Fe3+

（4）3×10－6

（5）ClO－＋2Ni2+＋4OH－=2NiOOH·H2O＋Cl－

由題意知，含鎳催化劑與硫酸反應(yīng)后，Ca2+和Ba2+形成沉淀，通入硫化氫氣體將Cu2+沉淀，操作B除去Fe3+，操作C除去Ca2+。最后加氯化鈉電解硫酸鎳溶液得到2NiOOH·H2O。

【解析】

試題分析：（1）與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的除硫酸鈣、氫氧化鎳外還有就是硫酸鋇，所以物質(zhì)X為BaSO4 ；由于隨著溫度升高，Ni2+的水解程度增大，從而導(dǎo)致鎳的浸出率降低，浸出渣中Ni（OH）2含量增大；

（2）由于CuS、S灼燒后溶于稀硫酸中生成硫酸銅，所以副產(chǎn)品應(yīng)該是膽礬，即CuSO4?5H2O，

（3）由于用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值，容易引入雜質(zhì)，而且pH為3.7～7.7，亞鐵離子沉淀不完全，所以方案是錯(cuò)誤的；正確的操作應(yīng)該是在調(diào)節(jié)pH前，應(yīng)先在濾液中加入H2O2，使溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，

（4）根據(jù)常溫時(shí)CaF2的溶度積常數(shù)為2.7×10-11可知，溶液中F-濃度為3×10-3 mol?L-1，則Ca2+的濃度為2.7×10-11/(3×10-3)2= 3×10－6mol?L-1；

（5）Ni2+被ClO-氧化產(chǎn)生2NiOOH?H2O沉淀，其還原產(chǎn)物是氯離子，則根據(jù)電子的得失守恒可知，第②步反應(yīng)的離子方程式為ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH?H2O+Cl-。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)的制備，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，流程圖的分析，溶度積常數(shù)的應(yīng)用，離子方程式的書(shū)寫(xiě)