Question

【題目】已知草酸鎳晶體(NiC2O4·2H2O)難溶于水，工業(yè)上從廢鎳催化劑(主要成分為Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程如圖所示：

已知：①相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表：

金屬離子	Fe3+	Fe2+	Al3+	Ni2+
開始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

②Ksp(CaF2)=1.46×10－10

③當(dāng)某物質(zhì)濃度小于1.0×10－5mol·L－1時(shí)，視為完全沉淀。

（1）請(qǐng)寫出一種能提高“酸浸”速率的措施：_________________________________。

（2）試劑a是一種綠色氧化劑，寫出“氧化”時(shí)反應(yīng)的離子方程式______________．

（3）pH的調(diào)控范圍為__________，

（4）寫出“沉鈣”時(shí)的離子反應(yīng)方程式：_________________________________。當(dāng)Ca2+沉淀完全時(shí)，溶液中F－濃度的最小值為___________mol·L－1(寫出計(jì)算式即可)。證明Ni2+已經(jīng)沉淀完全的實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象是_________。

（5）操作a的內(nèi)容是___________________________

Answer 1

【答案】把廢鎳催化劑粉碎或適當(dāng)提高酸的濃度或攪拌或加熱 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 5.0≤pH<6.8 Ca2++2F-=CaF2↓ 取適量的上層清液于試管中，繼續(xù)滴加草酸銨溶液，無沉淀生成 過濾、洗滌、干燥

【解析】

實(shí)驗(yàn)原理：廢鎳催化劑(主要成分為Ni，含Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體。先加硫酸后過濾除去了SiO2；再H2O2氧化Fe2+；接著再加入Ni（OH）2使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3、Al（OH）3；緊接著加入NH4F，得到CaF2沉淀從而除去Ca2+；最后加入（NH4）2C2O4，除去Ni2+。

（1）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素可知，提高浸出率，可把廢鎳催化劑粉碎或適當(dāng)加熱、適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌等；
（2）試劑a是一種綠色氧化劑，所以加入a的是H2O2，過氧化氫中-1價(jià)的氧變成產(chǎn)物中-2價(jià)的氧，亞鐵離子被氧化成鐵離子，所以“氧化”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，pH為5.0時(shí)，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH為6.8時(shí)Ni2+開始沉淀，所以pH的調(diào)控范圍為5.0≤pH<6.8，其反應(yīng)的原理為：加入Ni（OH）2調(diào)節(jié)消耗溶液中的氫離子，促使Fe3+、Al3+的水解平衡右移，使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的沉淀；
（4）向?yàn)V液中加入NH4F，得到CaF2沉淀，“沉鈣”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為：Ca2++2F-=CaF2↓，

當(dāng)Ca2+沉淀完全時(shí)，認(rèn)為c（Ca2+）=1.0×10－5mol·L－1，c（F-）== mol·L－1。證明Ni2+已經(jīng)沉淀完全的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象是取上層清液，繼續(xù)滴加（NH4）2C2O4溶液，無沉淀生成；
（5）根據(jù)上面的分析可知，操作a的內(nèi)容是過濾、洗滌、干燥。