Question

【題目】硫酸鎳是一種重要的化工中間體，是鎳行業(yè)研究的熱點。一種以石油化工中的廢鎳催化劑(主要成分為NiCO3和SiO2，還含有少量Fe2O3、Cr2O3)為原料制備硫酸鎳的工業(yè)流程如圖：

已知：Ⅰ．NiS、Ni(OH)2、Cr(OH)3均難溶于水，Cr(OH)3是兩性氫氧化物；

Ⅱ．Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液，Ni(OH)2溶于NH4Cl氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+。

請回答下列問題：

(1)“酸溶”時為加快反應速率，提高鎳元素的浸出率，可以采取的措施有：________。

(2)“濾渣Ⅰ”的主要成分為__（填化學式），該物質(zhì)在工業(yè)上的用途為_________（任寫一種）。

(3)“一次堿析”時，加入的NaOH溶液需過量，其目的是_________。

(4)“氨解”發(fā)生反應的離子方程式為________。“凈化”時通入H2S的目的是_______。

(5)“氧化”時發(fā)生反應的化學方程式為_________。

(6)“系列操作”具體是指_________、過濾、洗滌、干燥。

Answer 1

【答案】將廢鎳催化劑粉碎，與20%硫酸在加熱條件下反應，不斷攪拌等 SiO2 制玻璃(或制光導纖維) 使Cr3+轉(zhuǎn)化為CrO2-，除去含鉻微粒 Ni(OH)2+6NH3 H2O=[Ni(NH3)6]2++2OH-+6H2O 將鎳元素轉(zhuǎn)化為NiS沉淀 3NiS+8HNO3=3Ni(NO3)2+2NO↑+3S+4H2O 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

【解析】

廢鎳催化劑(主要成分為NiCO3和SiO2，含少量Fe2O3、Cr2O3)為原料制備硫酸鎳，加入20%的硫酸酸溶、過濾，濾渣Ⅰ為SiO2，濾液加入NaOH溶液進行一次堿析，濾液Ⅰ含有CrO2-，沉淀加入氯化銨、氨水緩沖液，由信息②可知濾渣Ⅱ為氫氧化鐵，過濾得到的濾液含有[Ni(NH3)6]2+，“凈化”時加入的H2S，將鎳元素轉(zhuǎn)化為NiS沉淀，加入硝酸氧化，可生成S和Ni2+，加入氫氧化鈉生成Ni(OH)2，過濾后加入硫酸可得到硫酸鎳，經(jīng)蒸發(fā)濃度、冷卻結(jié)晶得到晶體，以此解答該題。

(1)“酸溶”時為加快反應速率，提高鎳元素的浸出率應先將廢鎳催化劑粉碎，以增大固體表面積，再與20%硫酸在100℃下反應2小時，加熱可增大反應速率，提交浸出率；

(2)NiCO3、Fe2O3、Cr2O3均溶于硫酸，SiO2不溶于硫酸，“濾渣Ⅰ”的主要成分為SiO2；工業(yè)上可利用SiO2制玻璃、制粗硅、制光導纖維等；

(3) Ni(OH)2、Cr(OH)3均難溶于水，Cr(OH)3是兩性氫氧化物，則加入過量的氫氧化鈉，會發(fā)生Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O，使Cr3+轉(zhuǎn)化為CrO2-，除去含鉻微粒；

(4)Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液，Ni(OH)2溶于NH4Cl-氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+，從而實現(xiàn)鎳元素和鐵元素的分離，反應方程式為：Ni(OH)2+6NH3 H2O=[Ni(NH3)6]2++2OH-+6H2O；“凈化“時通入H2S的目的是將鎳元素轉(zhuǎn)化為NiS沉淀；

(5)稀HNO3具有強的氧化性，會將NiS氧化為Ni(NO3)2 、S單質(zhì)，硝酸被還原為NO，則根據(jù)電子守恒、原子守恒，可得“氧化”時發(fā)生反應的化學方程式3NiS+8HNO3=3Ni(NO3)2+2NO↑+3S+4H2O；

(6)從NiSO4溶液中獲得NiSO47H2O的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。