Question

【題目】硫酸鎳(NiSO4)是一種重要的化工原料，廣泛應用于電鍍、醫藥、印染等工業。以含鎳廢催化劑(主要含Ni及少量的Al、Al2O3、Fe和其它不溶于酸、堿的雜質)為原料生產NiSO4·7H2O晶體的兩種工藝流程如下：

流程一：

流程二：

已知：部分金屬氫氧化物的Ksp近似值如下表所示：

化學式	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3	Ni(OH)2
Ksp近似值	10－17	10－39	10－34	10－15

回答下列問題：

(1)流程一中所用酸A和流程二中所用酸X___________(填“相同”或“不相同”)；流程一中濾渣C和流程二中濾渣II___________(填“相同”或“不相同”)。流程二中濾渣I是___________。

(2)流程一中“堿浸”時發生反應的離子方程式為_________________、___________________。

(3)流程二中“凈化除雜”包含了兩步操作過程：第一步，加入氧化劑H2O2，發生反應的離子方程式是____________________________________________；第二步，調節溶液的pH。

(4)分析比較流程一中操作B和流程二中操作Y后，回答操作Y是___________、___________、過濾、洗滌、干燥，即得產物。

(5)由己知信息列式計算：常溫下，Ni2＋完全沉淀時的pH值___________。

Answer 1

【答案】相同 不相同 其它不溶于酸、堿的雜質 2Al + 2OH- +2H2O=2AlO2- + 3H2↑ Al2O3 + 2OH- =2AlO2- + H2O 2Fe2++ H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O 蒸發濃縮 冷卻結晶 9

【解析】

流程一：由流程可知，某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni，還含有Al、Al2O3、Fe和其它不溶于酸、堿的雜質，用NaOH堿浸時溶解Al和Al2O3，過濾得到固體是Ni、Fe和不溶于酸、堿的雜質，加入稀硫酸酸浸過濾，所得濾液主要含有Fe2+和Ni2+，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調節溶液pH使鐵離子全部生成Fe(OH)3沉淀，鎳離子不沉淀，過濾后調節溶液pH：2-3，以防止鎳離子水解，通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到NiSO47H2O晶體；

流程二：某含鎳(Ni)廢催化劑中主要含有Ni，還含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、堿的雜質，工藝流程的目的是用含鎳廢催化劑制備NiSO47H2O晶體，分析工藝流程，將含Ni廢催化劑用稀硫酸酸浸，則Ni、Al、Fe和Al2O3均溶于酸，得到Al3+、Fe2+和Ni2+，進行過濾操作，則不溶于酸的雜質被過濾出，濾液中主要含有Al3+、Fe2+和Ni2+，凈化除雜主要除去Al3+、Fe2+，得到Ni2+的溶液，經過后續處理得到NiSO47H2O晶體，以此解答該題。

(1)由流程分析知：目標產物均為NiSO47H2O，則流程一中所用酸A和流程二中所用酸X均為稀硫酸；流程一中濾渣C為Fe(OH)3沉淀，而流程二中濾渣II為Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，則流程一中濾渣C和流程二中濾渣II不相同；流程二中濾渣I是其它不溶于酸、堿的雜質；

(2)流程一中“堿浸”時用NaOH溶液溶解Al和Al2O3，均生成NaAlO2，前者還有H2生成，發生反應的離子方程式為2Al + 2OH- +2H2O=2AlO2-+ 3H2↑、Al2O3 + 2OH-=2AlO2-+ H2O；

(3)流程二中“凈化除雜”包含了兩步操作過程：第一步，加入氧化劑H2O2，目的是氧化溶液中的Fe2+生成Fe3+，發生反應的離子方程式是2Fe2++ H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O；

(4)流程二中從溶液中獲得NiSO47H2O的操作Y是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，即得產物。

(5)由Ksp(Ni(OH)2)=c(Ni2+)×c2(OH-)=10－15，Ni2＋完全沉淀時c(Ni2+)＜1×10-5mol/L，則Ni2＋完全沉淀時的c(OH-)=mol/L=1×10-5mol/L，此時溶液的pH=-lg=9。