Question

【題目】硫酸鎳廣泛應用于電鍍、電池、催化劑等工業(yè)。某科研小組以粗硫酸鎳(含等)為原料，經(jīng)如圖一系列除雜過程模擬精制硫酸鎳工藝。回答下列問題。

(1)濾渣1的主要成分是__________(寫化學式)，寫出“硫化除銅”過程生成含銅物質(zhì)反應的離子方程式__________。

(2)“氧化除雜”時加入和的主要作用是__________。

(3)已知時，；。則“氟化除雜”過后濾液3中_____。

(4)“萃取”時使用萃取劑在硫酸鹽中對某些金屬離子的萃取率與溶液的關系如圖。則實驗時需控制的適宜范圍是_____(填字母序號)。

A.1～2 B.3～4 C.4～5 D.5～6

(5)將萃取后所得富含硫酸鎳的溶液經(jīng)操作A可得硫酸鎳晶體，則操作A為___、___、過濾、洗滌等。

(6)稱取硫酸鎳晶體()樣品溶解，定容至。取試液，用的標準溶液滴定至終點。重復實驗，平均消耗標準溶液體積為。反應為。計算樣品純度為_____。(不考慮雜質(zhì)反應)

Answer 1

【答案】CuS和S H2S+ Cu2+=CuS↓+2H+ 的作用是將濾液中Fe2+氧化為Fe3+，的作用是調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去 6.17×10-3 B 蒸發(fā)濃縮 降溫結(jié)晶 96.0%

【解析】

粗硫酸鎳(含等)加水和硫酸進行酸浸溶解，得到含有Ni2+、Cu2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SO42-等離子的浸出液，向浸出液中通入H2S氣體，Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS沉淀除去，同時Fe3+可與S2-發(fā)生氧化還原反應生成Fe2+和S單質(zhì)，過濾后得到濾液1和濾渣1，濾渣1為CuS和S，濾液1中含有Ni2+、Fe2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SO42-，向濾液1中加入Ni(OH)2和Cl2，Cl2將濾液中Fe2+氧化為Fe3+，用Ni(OH)2調(diào)節(jié)溶液pH值，使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，再進行過濾得到濾液2，向其中加入NiF2，使濾液2中的Ca2+、Mg2+轉(zhuǎn)化為CaF2、MgF2沉淀除去，再次進行過濾得到濾液3，向濾液3中加入有機萃取劑，使濾液3中的Zn2+轉(zhuǎn)移至有機相中分液除去，最后對水溶液進行蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌等操作得到產(chǎn)品硫酸鎳晶體，據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)分析，濾渣1的主要成分是CuS和S，“硫化除銅”過程中，向浸出液中通入H2S氣體，Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS沉淀除去，離子方程式H2S+ Cu2+=CuS↓+2H+；

(2)根據(jù)分析，“氧化除雜”時加入Cl2將濾液中Fe2+氧化為Fe3+，用Ni(OH)2調(diào)節(jié)溶液pH值，使濾液1中的Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去；

(3)已知時，；。則“氟化除雜”過后濾液3中=6.17×10-3；

(4)在該工藝流程中，“萃取”操作的目的是使濾液3中的Zn2+轉(zhuǎn)移至有機相中分液除去，流程的最終目的是制得硫酸鎳，結(jié)合金屬離子的萃取率與溶液的關系如圖所示，當控制實驗時的為3~4左右可以使濾液中的Cu2+、Ca2+、Zn2+等離子的萃取除雜率最好，故答案選B；

(5)根據(jù)分析，將萃取后所得富含硫酸鎳的溶液經(jīng)操作A可得硫酸鎳晶體，則操作A為蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌等操作得到產(chǎn)品硫酸鎳晶體；

(6)根據(jù)題意，取試液，消耗EDTA標準液的物質(zhì)的量=0.02mol/L×0.0365L=7.3×10-4mol，根據(jù)反應，25mL試液中n(Ni2+)=n(EDTA)= 7.3×10-4mol，則250mL試液中硫酸鎳晶體的質(zhì)量=×7.3×10-4mol×263=1.9199g，則樣品純度為=×100%≈96%。