Question

【題目】已知草酸鎳晶體(NiC2O4·2H2O)難溶于水，工業上從廢鎳催化劑(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相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH見表中數據：

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當某物質濃度小于1.0×10-5 mol·L-1時，視為完全沉淀。

請回答下列問題：

（1）請寫出一種能提高“酸浸”速率的措施：_______________________________。

（2）試劑a是一種綠色氧化劑，寫出“氧化”時反應的離子方程式：_____________。

（3）“調pH”時pH的調控范圍為__________________。

（4）寫出“沉鎳”時發生反應的離子方程式：________________________________，證明Ni2＋已經沉淀完全的實驗步驟及現象是______________________________，當Ca2＋沉淀完全時，溶液中c(F-)>____________mol·L-1(寫出計算式即可)。

Answer 1

【答案】把廢鎳催化劑粉碎(或適當加熱、適當增大酸的濃度或提高攪拌速率等) 2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O 5.0≤pH<6.8 Ni2＋＋C2O42-＋2H2O=NiC2O4·2H2O↓ 取適量上層清液于試管中，繼續滴加(NH4)2C2O4溶液，無沉淀生成

【解析】

廢鎳催化劑（成分主要為Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等），用硫酸溶解，SiO2不與硫酸反應，過濾得到濾液中含有NiSO4、FeSO4、Al2（SO4）3、CaSO4及過量的硫酸，試劑a是一種綠色氧化劑，所以加入 的是H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，加入Ni（HO）2調節pH，使pH大于5.0小于6.8，Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀、Al3+轉化為Al（OH）3沉淀，過濾除去，濾液中含有NiSO4、CaSO4，向濾液中加入NH4F，除去Ca 2+，過濾，再向濾液中加入（NH4）2C2O4，得到草酸鎳沉淀，再過濾、洗滌、干燥得草酸鎳晶體，據此答題．

（1）根據影響化學反應速率的因素可知，提高浸出率，可把廢鎳催化劑粉碎或適當加熱、適當增大硫酸濃度、攪拌等，故答案為：把廢鎳催化劑粉碎或適當加熱、適當增大硫酸濃度、攪拌等；

（2）根據上面的分析可知，試劑a是H2O2，所以“氧化”時反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（3）根據表中的數據可知，pH為5.0時，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH為6.8時Ni2+開始沉淀，所以pH的調控范圍為5.0～6.8，故答案為：5.0≤pH<6.8；

（4）向濾液中加入（NH4）2C2O4，得到草酸鎳沉淀，“沉鎳”時反應的離子方程式為Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O42H2O，證明Ni2+已經沉淀完全的實驗步驟及現象是取上層清液，繼續滴加（NH4）2C2O4溶液，無沉淀生成；當Ca2+沉淀完全時，即c（Ca2+）＜10-5mol/L，根據Ksp（CaF2）=1.46×10-10，可知溶液中c（F-）＞mol/L，故答案為：Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O42H2O；取上層清液，繼續滴加（NH4）2C2O4溶液，無沉淀生成；。