Question

【題目】某含鎳(NiO)廢料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì)，用此廢料提取NiSO4的工藝流程如圖1所示：

已知：①有關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如圖2所示。

②25 ℃時(shí)，NH3·H2O的電離常數(shù)Kb＝1.8×10－5。HF的電離常數(shù)Ka＝7.2×10－4，Ksp(MgF2)＝7.4×10－11。

(1)“酸浸”時(shí)，為提高浸出速率，可采取的措施有______________(寫(xiě)一條即可)。

(2)廢渣1的主要成分是________(填化學(xué)式)。“氧化”步驟中加入H2O2的目的是____________(用離子方程式表示)。加Na2CO3調(diào)節(jié)溶液的pH至5，得到廢渣2的主要成分是____________(填化學(xué)式)。

(3)25 ℃時(shí)，1 mol·L－1的NaF溶液中c(OH－)＝____________(列出計(jì)算式即可) mol·L－1。NH4F溶液呈________(填“酸性”“堿性”或“中性”)。

(4)已知沉淀前溶液中c(Mg2＋)＝1.85×10－3mol·L－1，當(dāng)除鎂率達(dá)到99%時(shí)，溶液中c(F－)＝________ mol·L－1。

Answer 1

【答案】增加硫酸濃度或提高反應(yīng)溫度（合理即可） SiO2 2Fe2++2H++H2O2==2Fe3++2H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 酸性 2.0×10－3

【解析】

含鎳廢料酸浸時(shí)，生成硫酸鎳、硫酸亞鐵、硫酸鋁、硫酸鎂溶液，和不溶物為二氧化硅，則濾渣1為二氧化硅；根據(jù)圖2沉淀表，則需氧化亞鐵離子為鐵離子后調(diào)節(jié)pH逐個(gè)除去雜質(zhì)離子，用氟離子除去溶液中的鎂離子。

(1)為提高浸出速率，粉碎原材料或升高溫度或增大酸的濃度均可；

(2)廢料中只有二氧化硅不溶于硫酸，則廢渣1為二氧化硅；除亞鐵離子的pH為7~9，與鎳離子接近，則需氧化為鐵離子除去，加入過(guò)氧化鈉的目的為氧化亞鐵離子為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++2H++H2O2==2Fe3++2H2O；加Na2CO3調(diào)節(jié)溶液的pH至5，除去溶液中的鐵離子、鋁離子，生成氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀；

(3)1mol·L－1的NaF溶液中c(F-)=1mol/L，根據(jù)F-+H2OOH-+HF，c(OH－)＝c(HF)，c(OH－)×c(HF)=Kh×c(F-)=，則c(OH－)＝mol/L；已知25℃時(shí)，NH3·H2O的電離常數(shù)Kb＝1.8×10－5。HF的電離常數(shù)Ka＝7.2×10－4，NH4F相當(dāng)于為強(qiáng)酸弱堿鹽，溶液顯酸性；

(4)當(dāng)除鎂率達(dá)到99%時(shí)，溶液中剩余c(Mg2＋)＝1.85×10－3×1%=1.85×10-5mol/L，c(Mg2＋)×c2(F－)=Ksp(MgF2)，則c2(F－)==4×10-6，c(F－)＝2×10-3mol/L。