Question

【題目】某化學(xué)小組通過查閱資料，設(shè)計了如下圖所示的方法以含鎳廢催化劑為原料來制備NiSO47H2O．已知某化工廠的含鎳廢催化劑主要含有Ni，還含有Al（31%）、Fe（1.3%）的單質(zhì)及氧化物，其他不溶雜質(zhì)（3.3%）．
部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時的pH如下：

沉淀物	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Al（OH）3	3.8	5.2
Fe（OH）3	2.7	3.2
Fe（OH）2	7.6	9.7
Ni（OH）2	7.1	9.2

（1）“堿浸”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是
（2）“酸浸”時所加入的酸是（填化學(xué)式）．
（3）加入H2O2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
（4）操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH，你認為pH的調(diào)控范圍是
（5）產(chǎn)品晶體中有時會混有少量綠礬（FeSO47H2O），其原因可能是（寫出一點即可）．
（6）NiS047H2O可用于制備鎳氫電池（NiMH），鎳氫電池目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型．NiMH中的M表示儲氫金屬或合金．該電池在充電過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ni（OH）2+M=NiOOH+MH，則NiMH電池放電過程中，正極的電極反應(yīng)式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）2Al+2OH﹣+2H2O═2AlO +3H2↑、Al2O3+2OH﹣═2AlO +H2O
（2）H2SO4
（3）H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O
（4）3.2﹣7.1
（5）H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保溫時間不足導(dǎo)致Fe2+未被完全氧化造成的
（6）NiOOH+H2O+e﹣=Ni（OH）2+OH﹣
【解析】解：由流程可知，某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni，還含有Al（31%）、Fe（1.3%）的單質(zhì)及氧化物，其他不溶雜質(zhì)（3.3%）．堿浸過濾得到固體加入酸浸過濾加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀，鎳離子不沉淀，過濾后調(diào)節(jié)溶液PH2﹣3防止鎳離子水解，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到NiSO47H2O晶體；（1）“堿浸”過程中是為了除去鋁及其氧化物，鋁是兩性元素和強堿反應(yīng)，氧化鋁是兩性氧化物和強堿反應(yīng)，鎳單質(zhì)和鐵及其氧化物不和堿反應(yīng)達到除去鋁元素的目的；反應(yīng)的兩種方程式為：2Al+2OH﹣+2H2O═2AlO +3H2↑、Al2O3+2OH﹣═2AlO +3H2O， 所以答案是：2Al+2OH﹣+2H2O═2AlO +3H2↑、Al2O3+2OH﹣═2AlO +H2O；（2）“酸浸”時主要是溶解鎳金屬和鐵單質(zhì)及其氧化物，依據(jù)制備目的是得到NiSO47H2O，加入的酸不能引入新的雜質(zhì)，所以需要加入硫酸進行酸浸；
所以答案是：H2SO4；（3）鐵離子易轉(zhuǎn)化為沉淀除去，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，其反應(yīng)的離子方程式為：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；所以答案是：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；（4）依據(jù)圖表中沉淀需要的溶液pH，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子后，調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子全部沉淀，鎳離子不沉淀得到較純凈的硫酸鎳溶液，pH應(yīng)在3.2﹣7.1間，所以答案是：3.2﹣7.1；（5）產(chǎn)品晶體中有時會混有少量綠礬（FeSO47H2O），說明在加入過氧化氫氧化劑氧化亞鐵離子時未把亞鐵離子全部氧化，氫氧化亞鐵沉淀的pH大于鎳離子沉淀的pH，保溫目的是把亞鐵離子完全氧化，所以答案是：H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保溫時間不足導(dǎo)致Fe2+未被完全氧化造成的；（6）NiMH電池放電過程中，正極上NiOOH得電子生成Ni（OH）2 ， 則正極的電極方程式為：NiOOH+H2O+e﹣=Ni（OH）2+OH﹣ ， 所以答案是：NiOOH+H2O+e﹣=Ni（OH）2+OH﹣ ．