Question

1．如圖1，硝酸浸取紅土鎳礦工藝可以將紅土鎳礦（主要成分為NiSO₄，還含有雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃、Fe₃O₄）進(jìn)行分離制取Ni（NO₃）₂．

（1）加入濃硝酸后，紅土鎳礦中含鐵化合物轉(zhuǎn)化的離子方程式為Fe₃O₄+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO₂↑+5H₂O．
（2）若用硫酸代替硝酸浸取紅土鎳礦．除需要加入2.5mol/L的硫酸外，還需要通入一種常見的氣體，其化學(xué)式為O₂．
（3）根據(jù)Fe、Ni浸出率（溶液中某金屬元素的質(zhì)量/固體樣品某元素的起始質(zhì)量）隨反應(yīng)溫度的變化如
圖2，推斷適宜反應(yīng)溫度是190℃（或190～200℃之間某一溫度、或某一區(qū)間）．
（4）加碳酸鈣進(jìn)行中和時(shí)，若控制溫度80℃、pH=4，則浸取液中的Fe³⁺會水解生成，則此水解反應(yīng)的
離子方程式為Fe³⁺+2H₂O$\stackrel{80℃}{?}$FeOOH+3H⁺．
（5）反應(yīng)得到Ni（NO₃）₂固體后需要進(jìn)行洗滌，實(shí)驗(yàn)室洗滌的操作方法是加水浸沒沉淀，待水流出，重復(fù)2～3次．
（6）反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化物可以用HNO₃吸收．隨著硝酸濃度的提高，氮氧化物吸收率增加．當(dāng)HNO₃濃度達(dá)35%時(shí)，氮氧化物的吸收率反而下降，其可能的原因是硝酸濃度達(dá)35%時(shí)，易分解為氮氧化物，使吸收率下降．

Answer 1

分析 紅土鎳礦（主要成分為NiSO₄，還含有雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃、Fe₃O₄）加入濃硝酸，其中Al₂O₃、Fe₃O₄酸溶解后，加碳酸鈣調(diào)節(jié)PH值，三價(jià)鐵離子先沉淀，浸出渣為SiO₂和氫氧化鐵（或FeOOH），浸出液中含鎳離子、鋁離子、鈣離子、硝酸根，浸出液通過除鋁，經(jīng)過一系列處理最后得到產(chǎn)品Ni（NO₃）₂，據(jù)此答題．
（1）Fe₃O₄中含三價(jià)鐵和二價(jià)鐵，與濃硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成三價(jià)鐵，濃硝酸被還原成二氧化氮；
（2）2.5mol/L的硫酸為稀硫酸，不能氧化二價(jià)鐵離子，需要通入一種氧化性氣體；
（3）要使浸出液中的鎳的含量高，鐵的含量低，根據(jù)圖象選擇；
（4）控制溫度80℃、pH=4，則浸取液中的Fe³⁺會水解生成FeOOH，則水解的離子方程式為：Fe³⁺+2H₂O$\stackrel{80℃}{?}$FeOOH+3H⁺；
（5）實(shí)驗(yàn)室洗滌固體的操作方法是加水浸沒沉淀，待水流出，重復(fù)2～3次；
（6）濃硝酸不穩(wěn)定，易分解為氮氧化物，使吸收率下降．

解答 解：紅土鎳礦（主要成分為NiSO₄，還含有雜質(zhì)SiO₂、Al₂O₃、Fe₃O₄）加入濃硝酸，其中Al₂O₃、Fe₃O₄酸溶解后，加碳酸鈣調(diào)節(jié)PH值，三價(jià)鐵離子先沉淀，浸出渣為SiO₂和氫氧化鐵（或FeOOH），浸出液中含鎳離子、鋁離子、鈣離子、硝酸根，浸出液通過除鋁，經(jīng)過一系列處理最后得到產(chǎn)品Ni（NO₃）₂．
（1）Fe₃O₄中含三價(jià)鐵和二價(jià)鐵，與濃硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成三價(jià)鐵，濃硝酸被還原成二氧化氮，離子方程式為：Fe₃O₄+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO₂↑+5H₂O，
故答案為：Fe₃O₄+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO₂↑+5H₂O；
（2）2.5mol/L的硫酸為稀硫酸，不能氧化二價(jià)鐵離子，需要通入一種氧化性氣體，常通入氧氣，故答案為：O₂；
（3）要使浸出液中的鎳的含量高，鐵的含量低，根據(jù)圖象可知溫度在190℃（或190～200℃之間某一溫度、或某一區(qū)間）便達(dá)到目的，
故答案為：190℃（或190～200℃之間某一溫度、或某一區(qū)間）；
（4）控制溫度80℃、pH=4，浸取液中Fe³⁺會水解生成FeOOH，則水解的離子方程式為：Fe³⁺+2H₂O$\stackrel{80℃}{?}$FeOOH+3H⁺，故答案為：Fe³⁺+2H₂O$\stackrel{80℃}{?}$FeOOH+3H⁺；
（5）實(shí)驗(yàn)室洗滌固體的操作方法是加水浸沒沉淀，待水流出，重復(fù)2～3次，故答案為：加水浸沒沉淀，待水流出，重復(fù)2～3次；
（6）濃硝酸不穩(wěn)定，所以硝酸濃度達(dá)35%時(shí)，易分解為氮氧化物，使吸收率下降，故答案為：硝酸濃度達(dá)35%時(shí)，易分解為氮氧化物，使吸收率下降．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)分離和制備流程的分析判斷，屬于高頻考點(diǎn)，主要是實(shí)驗(yàn)基本操作、物質(zhì)性質(zhì)、離子方程式的書寫，題目難度中等，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力．