Question

實驗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Ni₂O₃。其工藝流程為：

  
圖Ⅰ                                        圖Ⅱ
（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X”為        。圖Ⅱ表示鎳的浸出率與溫度的關系，當浸出溫度高于70℃時，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“副產品”的化學式為             。
（3）已知有關氫氧化物開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，某同學設計了如下實驗方案：向操作A所得的濾液中加入NaOH溶液，調節(jié)溶液pH為3.7～7.7，靜置，過濾。請對該實驗方案進行評價：                （若原方案正確，請說明理由；若原方案錯誤，請加以改正）。
（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^－3 mol·L^－1，則Ca²⁺的濃度為             ______mol·L^－1。（常溫時CaF₂的溶度積常數(shù)為2.7×10^－11）
（5）電解產生2NiOOH·H₂O的原理分兩步：①堿性條件下Cl^－在陽極被氧化為ClO^－；②Ni²⁺被ClO^－氧化產生2NiOOH·H₂O沉淀。第②步反應的離子方程式為                   。

Answer 1

（1）BaSO₄   溫度升高，Ni²⁺的水解程度增大
（2）CuSO₄·5H₂O
（3）方案錯誤。在調節(jié)pH前，應先在濾液中加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺（其他合理均給分）
（4）3×10^－6
（5）ClO^－＋2Ni²⁺＋4OH^－=2NiOOH·H₂O＋Cl^－

解析試題分析：（1）由于含鎳催化劑中含有氧化鋇，能和稀硫酸反應生成白色沉淀硫酸鋇，所以根據(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X”為BaSO₄。由于隨著溫度升高，Ni²⁺的水解程度增大，從而導致鎳的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大。（2）CuS、S灼燒后溶于稀硫酸中生成硫酸銅，所以副產品應該是膽礬，即CuSO₄·5H₂O。（3）用氫氧化鈉溶液調節(jié)溶液的pH值，容易引入雜質，所以方案是錯誤的。正確的操作應該是在調節(jié)pH前，應先在濾液中加入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＝3×10^－6 mol/L。（5）Ni²⁺被ClO^－氧化產生2NiOOH·H₂O沉淀，其還原產物是氯離子，則根據(jù)電子的得失守恒可知，第②步反應的離子方程式為ClO^－＋2Ni²⁺＋4OH^－＝2NiOOH·H₂O＋Cl^－。
考點：考查鹽類水解、化學實驗基本操作、溶度積常數(shù)的計算、方程式的書寫