Question

5．碳酸鎳可用于電鍍、陶瓷器著色等．鎳礦渣中鎳元素的主要存在形式是Ni（OH）₂和NiS（含有Fe、Cu、Ca、Mg、Zn等元素雜質(zhì)），從鎳礦渣出發(fā)制備碳酸鎳的流程如下：
已知：常溫下，部分物質(zhì)的溶度積常數(shù)如表：

難溶物	NiS	ZnS	CuS	CaF2	MgF2
溶度積常數(shù)	1.07×10-21	2.93×10-25	1.27×10-36	1.46×10-10	7.42×10-11

（1）浸取過程中欲加快浸取速率，可采用的措施之一是將礦石粉碎（或提高浸取時(shí)的溫度，或適當(dāng)增大酸的濃度等合理答案均可）；
（2）浸取出Ni²⁺時(shí)反應(yīng)的離子方程式有①Ni（OH）₂+2H⁺=Ni²⁺+2H₂O②NiS+ClO₃^-+H⁺→Ni²⁺+S+Cl^-+H₂O（未配平），此反應(yīng)中還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量比為1：3． 
（3）加入Na₂CO₃溶液沉鐵時(shí)生成難溶于水的黃鈉鐵礬[NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆]和一種無色氣體．寫出此反應(yīng)的離子方程式：3Fe³⁺+3CO₃^2-+Na⁺+2SO₄^2-+3H₂O=NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆+3CO₂↑． 
（4）加入NiS的作用是除去溶液中的Cu²⁺，反應(yīng)的離子方程式為：Cu²⁺+NiS=Ni²⁺+CuS，過濾后，溶液中c（Ni²⁺）=0.107 mol•L^-1時(shí)，溶液中殘留c（Cu²⁺）為1.27×10^-16mol•L^-1． 
（5）加入NaF的作用是除去Ca²⁺，有機(jī)萃取劑用于除去Zn²⁺．

Answer 1

分析 含鎳礦渣加入稀硫酸和氯酸鈉，得到含Ni²⁺的浸出液，發(fā)生Ni（OH）₂+2H⁺=Ni²⁺+2H₂O、3NiS+ClO₃^-+6H⁺=3Ni²⁺+3S+Cl^-+3H₂O，沉淀1含有S、[NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆，在濾液1中加入NiS調(diào)節(jié)溶液的pH，沉淀2中含有CuS，濾液2中加入NaF，可得到CaF₂、MgF₂等沉淀，濾液3中含有Ni²⁺、Zn²⁺，加入有機(jī)萃取劑，水層中含有Ni²⁺，在水層中加入碳酸鈉，可得到NiCO₃，以此解答該題．

解答 解：含鎳礦渣加入稀硫酸和氯酸鈉，得到含Ni²⁺的浸出液，發(fā)生Ni（OH）₂+2H⁺=Ni²⁺+2H₂O、3NiS+ClO₃^-+6H⁺=3Ni²⁺+3S+Cl^-+3H₂O，沉淀1含有S、[NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆，在濾液1中加入NiS調(diào)節(jié)溶液的pH，沉淀2中含有CuS，濾液2中加入NaF，可得到CaF₂、MgF₂等沉淀，濾液3中含有Ni²⁺、Zn²⁺，加入有機(jī)萃取劑，水層中含有Ni²⁺，在水層中加入碳酸鈉，可得到NiCO₃，
（1）浸取過程中，為提高浸出效率可采用的措施有，可將礦石粉碎或提高浸取時(shí)的溫度，或適當(dāng)增大酸的濃度等，故答案為：將礦石粉碎（或提高浸取時(shí)的溫度，或適當(dāng)增大酸的濃度等合理答案均可）；
（2）浸取出Ni²⁺時(shí)反應(yīng)的離子方程式有①Ni（OH）₂+2H⁺=Ni²⁺+2H₂O②3NiS+ClO₃^-+6H⁺=3Ni²⁺+3S+Cl^-+3H₂O，此反應(yīng)中還原產(chǎn)物為Cl^-，氧化產(chǎn)物為S，二者的物質(zhì)的量比為1：3，
故答案為：Ni（OH）₂+2H⁺=Ni²⁺+2H₂O；1：3；
（3）發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為3Fe³⁺+3CO₃^2-+Na⁺+2SO₄^2-+3H₂O=NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆+3CO₂↑，
故答案為：3Fe³⁺+3CO₃^2-+Na⁺+2SO₄^2-+3H₂O=NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆+3CO₂↑；
（4）加入NiS的作用是除去溶液中的Cu²⁺，反應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+NiS=Ni²⁺+CuS，溶液中c（Ni²⁺）=0.107 mol•L^-1時(shí)，c（S^2-）=$\frac{1.07×1{0}^{-21}}{0.107}$mol/L=1×10^-20mol/L，溶液中殘留c（Cu²⁺）=$\frac{1.27×1{0}^{-36}}{1×1{0}^{-20}}$mol/L=1.27×10^-16mol/L，
故答案為：Cu²⁺+NiS=Ni²⁺+CuS；1.27×10^-16mol/L；
（5）加入NaF，可生成CaF₂沉淀，用于除去Ca²⁺，有機(jī)萃取劑用于除去溶液中的Zn²⁺，故答案為：除去Ca²⁺；除去Zn²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純、實(shí)驗(yàn)裝置綜合等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，明確物質(zhì)的性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)步驟是解本題關(guān)鍵，知道流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法，題目難度中等．