Question

實驗室模擬回收某廢舊含鎳催化劑（主要成分為NiO，另含F(xiàn)e₂O₃、CaO、CuO、BaO等）生產(chǎn)Ni₂O₃。其工藝流程為：

  

圖Ⅰ                                圖Ⅱ

⑴根據(jù)圖Ⅰ所示的X射線衍射圖譜，可知浸出渣含有三種主要成分，其中“物質(zhì)X”為     。圖Ⅱ表示鎳的浸出率與溫度的關系，當浸出溫度高于70℃時，鎳的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大，其原因是     。

⑵工藝流程中“副產(chǎn)品”的化學式為     。

⑶已知有關氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
開始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

操作B是為了除去濾液中的鐵元素，某同學設計了如下實驗方案：向操作A所得的濾液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液pH為3.7～7.7，靜置，過濾。請對該實驗方案進行評價：     （若原方案正確，請說明理由；若原方案錯誤，請加以改正）。

⑷操作C是為了除去溶液中的Ca²⁺，若控制溶液中F^－濃度為3×10^－3 mol·L^－1，則Ca²⁺的濃度為     mol·L^－1。（常溫時CaF₂的溶度積常數(shù)為2.7×10^－11）

⑸電解產(chǎn)生2NiOOH·H₂O的原理分兩步：①堿性條件下Cl^－在陽極被氧化為ClO^－；②Ni²⁺被ClO^－氧化產(chǎn)生2NiOOH·H₂O沉淀。第②步反應的離子方程式為     。

 

Answer 1

【答案】

⑴BaSO₄   溫度升高，Ni²⁺的水解程度增大   ⑵CuSO₄·5H₂O

⑶方案錯誤。在調(diào)節(jié)pH前，應先在濾液中加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺

⑷3×10^－6      ⑸ClO^－＋2Ni²⁺＋4OH^－＝2NiOOH·H₂O＋Cl^－        （每空2分，共12分）

【解析】

試題分析：（1）由于含鎳催化劑中含有氧化鋇，能和稀硫酸反應生成白色沉淀硫酸鋇，所以根據(jù)圖Ⅰ所示的X射線衍射圖譜，可知浸出渣含有三種主要成分，其中“物質(zhì)X”為BaSO₄。由于隨著溫度升高，Ni²⁺的水解程度增大，從而導致鎳的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大。

（2）CuS、S灼燒后溶于稀硫酸中生成硫酸銅，所以副產(chǎn)品應該是膽礬，即CuSO₄·5H₂O。

（3）用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值，容易引入雜質(zhì)，所以方案是錯誤的。正確的操作應該是在調(diào)節(jié)pH前，應先在濾液中加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺。

（4）根據(jù)常溫時CaF₂的溶度積常數(shù)為2.7×10^－11可知，溶液中F^－濃度為3×10^－3 mol·L^－1，則Ca²⁺的濃度為＝3×10^－6 mol/L。

（5）Ni²⁺被ClO^－氧化產(chǎn)生2NiOOH·H₂O沉淀，其還原產(chǎn)物是氯離子，則根據(jù)電子的得失守恒可知，第②步反應的離子方程式為ClO^－＋2Ni²⁺＋4OH^－＝2NiOOH·H₂O＋Cl^－。

考點：考查鹽類水解、化學實驗基本操作、溶度積常數(shù)的計算以及方程式的書寫

點評：該題以廢舊含鎳催化劑生產(chǎn)Ni₂O₃為載體，重點考查學生對工藝流程試題了解掌握情況。試題綜合性強，貼近高考，側(cè)重對學生能力的培養(yǎng)和訓練，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和規(guī)范嚴謹?shù)膶嶒炘O計能力以及動手操作能力。該類試題綜合性強，理論和實踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯(lián)系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結(jié)論。