Question

【題目】某科研小組用鎳觸媒廢料（主要成分為Ni-Al合金，混有少量Fe、Cu、Zn、Pb及有機(jī)物） 制備NiO并回收金屬資源的流程如下所示：

已知：相關(guān)數(shù)據(jù)如表1和表2所示

表1部分難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)（25℃）

物質(zhì)	Ksp	物質(zhì)	Ksp
Fe(OH)3	4.0×10-38	CuS	6.3×10-34
Fe(OH)2	1.8×10-16	ZnS	1.6×10-24
Al(OH)3	1.0×10-33	PbS	8.0×10-28
Ni(OH)2	2.0×10-15	NiS	3.2×10-18

表2 原料價(jià)格表

物質(zhì)	價(jià)格/（元噸-1）
漂液（含25.2%NaClO）	450
雙氧水（含30%H2O2）	2400
燒堿（含98%NaOH）	2100
純堿（含99.5%Na2CO3）	600

請(qǐng)回答下列問題：

（1）“焙燒”的目的是________________________________。

（2）“試劑a”的名稱為__________________；選擇該試劑的理由是________________________。

（3）“氧化”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________。

（4）欲使溶液中Fe3+和A13+的濃度均小于等于1.0×10-6 mol L-1，需“調(diào)節(jié)pH”至少為_______________。

（5）“加水煮沸”時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________。

（6）整個(gè)流程中，可回收的金屬化合物為____________________________________（填化學(xué)式）。

（7）氫鎳電池是一種應(yīng)用廣泛的二次電池，放電時(shí)，該電池的總反應(yīng)為NiOOH+MH==Ni(OH)2+M，當(dāng)導(dǎo)線中流過2 mol電子時(shí)，理論上負(fù)極質(zhì)量減少__________g。充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)式為_______________________________________________。

Answer 1

【答案】 除去廢料中的有機(jī)物；使部分金屬單質(zhì)轉(zhuǎn)化為氧化物 漂液 節(jié)約成本，不影響后續(xù)操作 2Fe2++ClO-+2H+=2 Fe3++Cl-+H2O 5 NiCO3+H2ONi(OH)2+CO2↑ Fe(OH)3、A1(OH)3、CuS，ZnS、PbS 2 Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH +H2O

【解析】該題是化工流程圖題，考查物質(zhì)的分離提純。結(jié)合氧化還原知識(shí)，化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)，電化學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合考查。

(1)大部分有機(jī)物易揮發(fā)、易燃燒，可用焙燒法除去；同時(shí)部分金屬單質(zhì)與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧化物，酸浸時(shí)減少氫氣的生成。

(2)氧化等量的 Fe2+，用漂液成本更低，且引入 Na + 和Cl - 不影響后續(xù)分離和除雜。

(3)“氧化”的目的是用漂液將 Fe 2+ 轉(zhuǎn)化為 Fe 3+ ，根據(jù)氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)的配平原則，可寫出離子方程式。

(4)由Fe(OH)3 和 Al (OH)3 的溶度積常數(shù)可知， Al 3+ 濃度小于等于 1.0×10 -6 m o l ·L -1時(shí)，Fe 3+ 濃度一定小于1.0×10 -6 m o l ·L -1，則 Ks p[Al (OH)3]=1.0×1 0 -3 3

=c(Al 3+ )·c 3(OH- )=1.0×10 -6 ·c 3(OH- )，計(jì)算得c(OH- )≥1.0×1 0 -9 mo l ·L -1,pH≥5。

(5)“加水煮沸”時(shí)，N i CO 3 水解轉(zhuǎn)化為 N i(OH)2，同時(shí)生成 CO 2,可得化學(xué)方程式。

(6)由 流 程 圖 知,可 回 收 的 金 屬 化 合 物 為 Fe(OH)3、Al(OH)3、CuS、ZnS、PbS。

(7)該電池的負(fù)極反應(yīng)式為 MH + OH- - e - === M + H2O，故轉(zhuǎn)移2 mo l電子時(shí),理論上負(fù)極質(zhì)量減少2g。根據(jù) 電 池 總 反 應(yīng) 式 可 知， 充 電 時(shí) 陽(yáng) 極 反 應(yīng) 式 為

Ni(OH)2 + OH- - e —=== NiOOH + H2O 。