Question

（16分）草酸镍晶体(NiC₂O₄·2H₂O）可用于制镍催化剂，某小组用废镍催化剂(成分为Al₂O₃、Ni、Fe、SiO₂、CaO等）制备草酸镍晶体的部分实验流程如下:

已知：①Ksp(CaF₂）=1.46×10^-10，Ksp(CaC₂O₄）=2.34×10^-9。

②相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L^-1计算）。

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3+	1.1	3.2
Fe^2+	5.8	8.8
Al^3+	3.0	5.0
Ni^2+	6.7	9.5

（1）“粉碎”的目的是           。

（2）保持其他条件相同，在不同温度下对废镍催化剂进行“酸浸”，镍浸出率随时间变化如图。“酸浸”的适宜温度与时间分别为        (填字母）。

a．30℃、30min      b．90℃、150min      

c．70℃、120min    d．90℃、120min

（3）证明“沉镍”工序中Ni²⁺已经沉淀完全的实验步骤及现象是            。将“沉镍”工序得到的混合物过滤，所得固体用75%乙醇溶液洗涤、110 ℃下烘干，得草酸镍晶体。用75%乙醇溶液洗涤的目的是                         。

（4）在除铁和铝工序中，应先加入H₂O₂氧化，再加氢氧化镍调节pH值的范围为          。第2步中加入适量NH₄F溶液的作用是                          。

（5）将得到的草酸镍晶体在真空中加热至320℃分解可重新制得单质镍催化剂，写出该制备过程的化学方程式：                                     。

（6）已知废镍催化剂中镍的质量分数为5.9%，则100kg废镍催化剂最多可制得     kg草酸镍晶体（Ni：59，C：12，H：1，O：16）。

Answer

（1）增大接触面积，加快反应速率;提高镍的浸出率(2分）。

（2）c(2分）

（3）静置，在上层清液中继续滴加(NH4）2C2O4溶液，若不再产生沉淀，则“沉镍”工序已经完成(2分） ； 洗去(NH4）2SO4杂质、便于烘干、减少草酸镍晶体损失(2分）

（4）5.0≤pH<6.7(2分）； 除去杂质Ca2+或CaSO4(2分）

（5）NiC2O4·2H2O Ni+2CO2↑+2H2O （2分）

（6）18.3 （2分）

【解析】

试题分析：酸浸后溶液主要离子有Al 3+ 、Ni 2+、Fe 2+、Ca 2+ 、SO42-、H+，加入H2O2将Fe 2+氧化为Fe 3+，加入Ni（OH）2调节溶液的酸碱性可以将Fe 3+、Al3+除去，滤液中加入NH4F目的是除去 Ca 2+ ，再在滤液中加入(NH4）2C2O4可以得到NiC2O4·。（1）“粉碎”的目的是增大接触面积，加快反应速率;提高镍的浸出率。（2）从图中看出70℃、120min 和 90℃、120min 是浸出率较高，所以浸出时间选120min ，由于70℃和90℃时浸出率差不多，为降低成本，温度选择70℃，故选c。（3）证明Ni2+已经沉淀完全就是证明溶液中是否有Ni2+，实验步骤及现象是，静置，在上层清液中继续滴加(NH4）2C2O4溶液，若不再产生沉淀，则“沉镍”工序已经完成；用75%乙醇溶液洗涤的目的是：洗去(NH4）2SO4杂质、便于烘干、减少草酸镍晶体损失。（4）pH值时要让Fe3+、Al3+ 完全沉淀，pH值要达到5.0，Ni2+不能沉淀，pH不能达到6.7，所以pH值的范围是：5.0≤pH<6.7；根据前面分析加入适量NH4F溶液的作用是除去杂质Ca2+或CaSO4。（5）NiC2O4·2H2O 加热至320℃分解可重新制得单质，则化学方程式为：NiC2O4·2H2O Ni+2CO2↑+2H2O。（6）100kg废镍催化剂中镍的质量为100kg×5.9%=5.9kg，镍的物质的量为5.9g×1000÷59g/mol=100mol，则草酸镍晶体质量为：100mol×183 g/mol=18300g=18.3kg

考点：化工流程题的解题思维、物质的分离、物质的量的有关计算。