Question

3．鎳催化劑廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，利用廢棄的含鎳催化劑（含Al₂O₃、Ni、Fe、SiO₂及少量的CaO）可制備金屬鎳，其制備工藝流程如圖1所示：已知：K_sp（CaF₂）=1.46×10^-10，K_sp（NiC₂O₄）=4.05×10^-10

回答下列問(wèn)題：
（1）該工藝提取Ni的效率關(guān)鍵在于“酸浸”的效率，寫(xiě)出能增大酸浸速率的措施有適當(dāng)增大硫酸濃度
升高溫度（寫(xiě)出兩種即可）．“濾渣i”的成分為二氧化硅．
（2）“除鐵、鋁”操作中加入Ni（OH）₂的目的是調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀．
（3）分離“濾渣ii”中兩種成分的簡(jiǎn)單方法是加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，過(guò)濾得到氫氧化鐵，在濾液中通入過(guò)量的二氧化碳，過(guò)濾得到氫氧化鋁．
（4）“除鈣”操作中加入NH₄F的離子方程式為2F^-+Ca²⁺=CaF₂↓，NH₄F的電子式為
（5）如果“沉鎳”操作后測(cè)得濾液中C₂O₄^2-的濃度為0.0900mol•L^-1，則溶液中c（ Ni²⁺）=4.5×10^-9mol/L．
（6）草酸鎳晶體（NiC₂O₄•nH₂O）在隔絕空氣、高溫分解時(shí)的質(zhì)量損失率與溫度的關(guān)系如圖2所示：
通過(guò)計(jì)算可知n=2，草酸鎳晶體受熱分解制鎳的化學(xué)方程式為NiC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ni+2CO₂↑．

Answer 1

分析 廢鎳催化劑粉碎，增大與硫酸的接觸面積，SiO₂不與硫酸反應(yīng)，濾渣i為二氧化硅，過(guò)濾得到濾液中含有NiSO₄、FeSO₄、Al₂（SO₄）₃、CaSO₄及過(guò)量的硫酸，加入 的是H₂O₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加入Ni（HO）₂調(diào)節(jié)5.0＜pH＜6.7，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀、Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，過(guò)濾除去，濾液中含有NiSO₄、CaSO₄，向?yàn)V液中加入NH₄F，除去Ca ²⁺，過(guò)濾，再向?yàn)V液中加入（NH₄）₂C₂O₄，得到草酸鎳沉淀，再過(guò)濾、洗滌、干燥得草酸鎳晶體，加入分解得到Ni．
（1）增大硫酸濃度、升高溫度也可以增大酸浸速率；“濾渣i”的成分為二氧化硅；
（2）加入Ni（HO）₂調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀、Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，過(guò)濾除去，
（3）“濾渣ii”中含有氫氧化鐵、氫氧化鋁，用氫氧化鈉溶解，過(guò)濾得到氫氧化鐵，濾液中通入二氧化碳得到氫氧化鋁；
（4）加入適量NH₄F溶液，生成CaF₂沉淀；NH₄F由銨根離子與氟離子構(gòu)成；
（5）根據(jù)K_sp（NiC₂O₄）=c（C₂O₄^2-）×c（ Ni²⁺）═4.05×10^-10計(jì)算；
（6）第一過(guò)程為失去結(jié)晶水，根據(jù)質(zhì)量損失率計(jì)算n的值；第二過(guò)程為NiC₂O₄分解生成Ni，由C、O原子之比可知同時(shí)生成二氧化碳．

解答 解：廢鎳催化劑粉碎，增大與硫酸的接觸面積，SiO₂不與硫酸反應(yīng)，濾渣i為二氧化硅，過(guò)濾得到濾液中含有NiSO₄、FeSO₄、Al₂（SO₄）₃、CaSO₄及過(guò)量的硫酸，加入 的是H₂O₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加入Ni（HO）₂調(diào)節(jié)5.0＜pH＜6.7，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀、Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，過(guò)濾除去，濾液中含有NiSO₄、CaSO₄，向?yàn)V液中加入NH₄F，除去Ca ²⁺，過(guò)濾，再向?yàn)V液中加入（NH₄）₂C₂O₄，得到草酸鎳沉淀，再過(guò)濾、洗滌、干燥得草酸鎳晶體，加入分解得到Ni．
（1）適當(dāng)增大硫酸濃度、升高溫度也可以增大酸浸速率；二氧化硅不硫酸反應(yīng)，“濾渣i”的成分為二氧化硅，
故答案為：適當(dāng)增大硫酸濃度、升高溫度；二氧化硅；
（2）加入Ni（HO）₂調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀、Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，過(guò)濾除去，
故答案為：調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀；
（3）“濾渣ii”中含有氫氧化鐵、氫氧化鋁，分離方法為：加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，過(guò)濾得到氫氧化鐵，在濾液中通入過(guò)量的二氧化碳，過(guò)濾得到氫氧化鋁，
故答案為：加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，過(guò)濾得到氫氧化鐵，在濾液中通入過(guò)量的二氧化碳，過(guò)濾得到氫氧化鋁；
（4）加入適量NH₄F溶液，生成CaF₂沉淀，反應(yīng)離子方程式為：2F^-+Ca²⁺=CaF₂↓，NH₄F由銨根離子與氟離子構(gòu)成，電子式為，
故答案為：2F^-+Ca²⁺=CaF₂↓；；
（5）C₂O₄^2-的濃度為0.0900mol•L^-1，根據(jù)K_sp（NiC₂O₄）=c（C₂O₄^2-）×c（ Ni²⁺）=4.05×10^-10，可知c（ Ni²⁺）=4.5×10^-9mol/L，
故答案為：4.5×10^-9mol/L；
（6）第一過(guò)程為失去結(jié)晶水，則$\frac{18n}{59+24+64+18n}$=19.7%，解得n=2，
第二過(guò)程為NiC₂O₄分解生成Ni，由C、O原子之比可知同時(shí)生成二氧化碳，反應(yīng)方程式為：NiC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ni+2CO₂↑，
故答案為：2；NiC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ni+2CO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，涉及物質(zhì)分離提純、條件控制、溶度積有關(guān)計(jì)算等，關(guān)鍵是對(duì)工藝流程的理解，注意控制溶液pH除去雜質(zhì)離子，除雜原則不能引入新的雜質(zhì)，題目難度中等．