Question

【題目】從鎳礦石尾礦中提取NiSO4是解決我國(guó)鎳資源匱乏的一條重要途徑，已知該過程如下：

表1：各物質(zhì)的Ksp數(shù)據(jù)如下表：

物質(zhì)	MnS	NiS	PbS	CuS	Ni(OH)2
Ksp	2.5×10-13	1.1×10-21	8.0×10-28	6.3×10-36	2.0×10-15

表2：濾液A中各金屬離子的含量如下表：

成分	Ni2+	Fe3+	Fe2+	Mn2+	Cu2+	Pb2+	……
含量/g·L-1	3.80	4.80	x	0. 20	0.15	<0.001	……

根據(jù)以上信息，回答下列問題：

(1)步驟I酸浸之前需將礦石粉碎，目的是_______________。

(2)若雜質(zhì)離子的濃度c≤1.0×10-5mol/L即可認(rèn)定沉淀完全，則步驟Ⅱ中當(dāng)Pb2+恰好沉淀完全時(shí)，溶液中硫離子的濃度c(S2-)=_____________mol·L-1；此時(shí)Ni2+是否已開始沉淀____(填“是”或“否”)。

(3)常溫下進(jìn)行步驟Ⅲ的目的是為了除去鐵和錳元素，已知除鐵元素的離子反應(yīng)如下：2Fe2++ ClO - +5H2O=2Fe( OH)3↓+Cl- +4H+，此時(shí)Mn2+的氧化產(chǎn)物為MnO2，寫出除錳元素的離子方程式_____________。

(4)所得Ni(OH)2是制造鎳鎘電池的重要原料，鎳鎘電池工作原理如下：Cd+2NiO(OH) +2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，則隨著放電的進(jìn)行，正極區(qū)pH______(填“增大”、“減小”或“不變”)；充電時(shí)陰極電極反應(yīng)式為______________________。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，提高浸取率 8.0×l0-23 否 Mn2+ +ClO-+H2O =MnO2↓+Cl- +2H+ 增大 Cd(OH)2 +2e-=Cd+2OH-

【解析】

（1）礦石粉碎的目的是增大接觸面積，提高浸出率；

（2）根據(jù)溶度積進(jìn)行計(jì)算和判斷；

（3）Mn2＋的氧化產(chǎn)物是MnO2，說明Mn2＋作還原劑，ClO－作氧化劑，本身被還原成Cl－，然后利用化合價(jià)升降法進(jìn)行配平；

（4）根據(jù)電解原理進(jìn)行分析；

（1）步驟I酸浸之前，需要將礦石粉碎，可以增大接觸面積，提高浸取率；

答案為增大接觸面積，提高浸取率；

（2）若雜質(zhì)離子的濃度c≤1.0×10-5mol/L即可認(rèn)定沉淀完全,步驟II中Pb2＋恰好沉淀完全，此時(shí)溶液中c(S2－)==8.0×10－23mol·L－1；加入濾液的體積為1L，此時(shí)溶液中c(Ni2＋)=≈0.06mol·L－1，即有Qc=0.06×8.0×10－23=4.8×10－24<1.1×10－21，說明Ni2＋還沒有沉淀；

答案為8.0×10－23mol·L－1；否；

（3）Mn2＋的氧化產(chǎn)物是MnO2，即Mn2＋作還原劑，ClO－作氧化劑，其還原產(chǎn)物應(yīng)是Cl－，則有Mn2＋＋ClO－→MnO2↓＋Cl－，利用化合價(jià)升降法進(jìn)行配平，得出Mn2＋＋ClO－→MnO2↓＋Cl－，然后利用原子守恒以及所帶電荷數(shù)守恒，得到：Mn2＋ +ClO－+H2O =MnO2↓+Cl－ +2H＋；

答案為Mn2＋ +ClO－+H2O =MnO2↓+Cl－ +2H＋；

（4）放電是電池工作，其正極反應(yīng)式為：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，正極區(qū)的c(OH－)增大，即pH增大；充電屬于電解池，陰極上得到電子，即陰極反應(yīng)式為Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－；

答案為增大；Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－。