Question

【題目】醋酸鎳 是一種重要的化工原料，一種以含鎳廢料含NiS、、FeO、CaO、為原料制取醋酸鎳的工藝流程圖如下圖所示：

相關(guān)離子生成氫氧化物的pH和相關(guān)物質(zhì)的溶解性如表：

金屬離子	開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	沉淀完全時(shí)的pH	物質(zhì)	時(shí)溶解性
				微溶
				可溶
		開(kāi)始溶解		難溶

的電子式為_________________。

調(diào)節(jié)pH步驟中，溶液pH的調(diào)節(jié)范圍是_________________。

濾渣1和濾渣3主要成分的化學(xué)式分別是_________________、_________________。

酸浸過(guò)程中，lmolNiS失去個(gè)電子，同時(shí)生成兩種無(wú)色有毒氣體，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________。

保持其他條件不變，在不同溫度下對(duì)含鎳廢料進(jìn)行酸浸，鎳浸出率隨時(shí)間變化如下圖所示，酸浸的最佳溫度與時(shí)間分別為_________________。

沉鎳過(guò)程中，若，欲使100mL該濾液中的沉淀完全，則需要加入固體的質(zhì)量最少為___________保留小數(shù)點(diǎn)后2位有效數(shù)字。

近年來(lái)鎳氫電池發(fā)展很快，它可由跟中各元素化合價(jià)均可看作是零組成：。該電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是________。

Answer 1

【答案】 5.2≤pH<6.7 、 70℃、120min

【解析】

含鎳廢料(含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)粉碎，加硫酸和硝酸酸浸，過(guò)濾，濾渣1為二氧化硅和硫酸鈣，浸出液含有Ni2+、Fe2+、Al3+、Ca2+，加H2O2把亞鐵離子氧化為Fe3+，然后加NaOH調(diào)節(jié)pH，使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，同時(shí)Ni2+不能轉(zhuǎn)化為沉淀，所以調(diào)節(jié)pH的范圍5.0≤pH＜6.7，過(guò)濾，濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁，濾液中含有Ni2+、Ca2+，再加氟化銨，生成CaF2沉淀，過(guò)濾，濾渣3為CaF2，濾液中加碳酸鈉生成NiCO3沉淀，過(guò)濾，濾渣中加醋酸溶解，生成(CH3COO)2Ni溶液，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到(CH3COO)2Ni固體；

(2)調(diào)節(jié)pH使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析；

(3)根據(jù)流程分析；

(4)酸浸過(guò)程中，1mol NiS失去6NA個(gè)電子，同時(shí)生成兩種無(wú)色有毒氣體，則生成NO和SO2；

(5)根據(jù)圖象中不同溫度、時(shí)間下酸浸出率分析。

(6)已知NiCO3的Ksp=9.6×10-6，使100ml該濾液中的Ni2+沉淀物完全，即[c(Ni2+)≤10-5molL-1]，求出碳酸根離子的濃度，然后求出其物質(zhì)的量和質(zhì)量；

(7)NiO(OH)中Ni的化合價(jià)是+3價(jià)，Ni(OH)2中Ni是+2價(jià)，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，所以放電時(shí)負(fù)極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，LaNi5H6為負(fù)極反應(yīng)物質(zhì)，LaNi5H6中各元素化合價(jià)均可看作是零，所以化合價(jià)升高的只能是H元素，堿性條件下得到LaNi5與H2O。

含鎳廢料含NiS、、FeO、CaO、粉碎，加硫酸和硝酸酸浸，過(guò)濾，濾渣1為二氧化硅和硫酸鈣，浸出液含有、、、，加把亞鐵離子氧化為，然后加NaOH調(diào)節(jié)pH，使、轉(zhuǎn)化為沉淀，同時(shí)不能轉(zhuǎn)化為沉淀，所以調(diào)節(jié)pH的范圍，過(guò)濾，濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁，濾液中含有、，再加氟化銨，生成沉淀，過(guò)濾，濾渣3為，濾液中加碳酸鈉生成沉淀，過(guò)濾，濾渣中加醋酸溶解，生成溶液，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到固體；

為離子化合物，故電子式為：；

調(diào)節(jié)pH使、轉(zhuǎn)化為沉淀，同時(shí)不能轉(zhuǎn)化為沉淀，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，調(diào)節(jié)pH的范圍為；

由流程分析可知，濾渣1為SiO2和CaSO4，濾渣3為；

酸浸過(guò)程中，1molNiS被硝酸氧化失去個(gè)電子，同時(shí)生成兩種無(wú)色有毒氣體，則生成NO和，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；

由圖象可知，當(dāng)溫度為、時(shí)間為120min時(shí)，鎳浸出率已經(jīng)很高，和浸出率最高的點(diǎn)已經(jīng)很接近，但浸出率最高點(diǎn)的條件是、150min，所需條件更嚴(yán)格，但是浸出率卻相差不多，故酸浸的最佳溫度與時(shí)間分別為、120min；

已知的，使100ml該濾液中的沉淀物完全，即，則溶液中，與反應(yīng)的，則加入的碳酸鈉的總物質(zhì)的量，所以；

由跟中各元素化合價(jià)均可看作是零組成電池總反應(yīng)：。該電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是；