Question

【題目】硫酸鎳廣泛應用于電鍍、電池、催化劑等工業(yè)。某科研小組以粗硫酸鎳(含Cu2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+等)為原料，經如圖一系列除雜過程模擬精制硫酸鎳工藝。回答下列問題。

（1）濾渣1的主要成分是__(寫化學式)，寫出“硫化除銅”過程中發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式___。

（2）“氧化除雜”時加入Cl2和Ni(OH)2的作用分別是___。

（3）已知25℃時，Ksp[CaF2]=3.95×10-11；Ksp[MgF2]=6.40×10-9。則“氟化除雜”過后濾液3中=__。(保留三位有效數字)

（4）“萃取”時使用萃取劑R在硫酸鹽中對某些金屬離子的萃取率與溶液pH的關系如圖。則實驗時需控制的pH適宜范圍是___(填字母序號)。

A.1～2 B.3～4 C.4～5 D.5～6

（5）將萃取后所得富含硫酸鎳的溶液經操作A可得硫酸鎳晶體，則操作A為___、___、過濾、洗滌等。

（6）稱取2.000g硫酸鎳晶體(NiSO4·6H2O)樣品溶解，定容至250mL。取25.00mL試液，用0.0200mol·L-1的EDTA(Na2H2Y)標準溶液滴定至終點。重復實驗，平均消耗EDTA標準溶液體積為36.50mL。反應為Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+。計算樣品純度為__%。(保留三位有效數字,且不考慮雜質反應)

Answer 1

【答案】CuS和S 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ Cl2的作用是將濾液中Fe2+氧化為Fe3+，Ni(OH)2的作用是調節(jié)溶液pH值，使Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀除去 6.17×10-3 B 蒸發(fā)濃縮 降溫結晶（或冷卻結晶） 96.0

【解析】

由流程圖可知，粗硫酸鎳(含等)加水和硫酸進行酸浸溶解，得到含有Ni2+、Cu2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SO42-等離子的浸出液，向浸出液中通入H2S氣體，Cu2+轉化為CuS沉淀除去，同時Fe3+可與硫化氫發(fā)生氧化還原反應生成Fe2+和S單質，過濾后得到濾液1和濾渣1，濾渣1為CuS和S，濾液1中含有Ni2+、Fe2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SO42-，向濾液1中加入Ni(OH)2和Cl2，Cl2將濾液中Fe2+氧化為Fe3+，用Ni(OH)2調節(jié)溶液pH值，使Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀除去，再進行過濾得到濾液2，向其中加入NiF2，使濾液2中的Ca2+、Mg2+轉化為CaF2、MgF2沉淀除去，再次進行過濾得到濾液3，向濾液3中加入有機萃取劑，使濾液3中的Zn2+轉移至有機相中分液除去，最后對水溶液進行蒸發(fā)濃縮、降溫結晶、過濾、洗滌等操作得到產品硫酸鎳晶體。

(1)根據分析可知，向浸出液中通入H2S氣體，Cu2+轉化為CuS沉淀除去，同時Fe3+可與硫化氫發(fā)生氧化還原反應生成Fe2+和S單質，則濾渣1為CuS和S，發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式為2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，故答案為： CuS和S；2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

(2)根據分析可知，氧化除雜時加入Cl2的目的是將濾液中Fe2+氧化為Fe3+，用Ni(OH)2調節(jié)溶液pH值，使濾液1中的Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀除去，故答案為：Cl2的作用是將濾液中Fe2+氧化為Fe3+，Ni(OH)2的作用是調節(jié)溶液pH值，使Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀除去；

(3)已知時，；，則“氟化除雜”過后濾液3中=6.17×10-3，故答案為：6.17×10-3；

(4)在該工藝流程中，“萃取”操作的目的是使濾液3中的Zn2+轉移至有機相中分液除去，流程的最終目的是制得硫酸鎳，結合金屬離子的萃取率與溶液的關系如圖所示，當控制實驗時的為3~4左右可以使濾液中的Zn2+等離子的萃取除雜率最好，B正確，故答案為：B；

(5)根據分析可知，將萃取后所得富含硫酸鎳的溶液經操作A可得硫酸鎳晶體，則操作A為蒸發(fā)濃縮、降溫結晶、過濾、洗滌等操作得到產品硫酸鎳晶體，故答案為：蒸發(fā)濃縮；降溫結晶（或冷卻結晶）；

(6)根據題意，取試液，消耗EDTA標準液的物質的量=0.02mol/L×0.0365L=7.3×10-4mol，根據反應，25mL試液中n(Ni2+)=n(EDTA)=7.3×10-4mol，則250mL試液中硫酸鎳晶體的質量=×7.3×10-4mol×263g/mol=1.9199g，則純度為=×100%≈96.0%，故答案為：96.0。