Question

（14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．

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

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）．

（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）c；

（3）静置，在上层清液中继续滴加(NH4)2C2O4溶液，若不产生沉淀，则Ni2+已经沉淀完全；洗去(NH4)2SO4杂质、便于烘干、减少草酸镍晶体损失；

（4）5.0≤pH＜6.7；除去杂质Ca2+；

（5）NiC2O4•2H2ONi+2CO2↑+2H2O；

（6）18.3。

【解析】

试题分析：（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）根据图像可以看出：在温度是70℃，酸浸时间是120min时镍浸出率较高；因此选项是c；（3）在 “沉镍”工序中，要证明Ni2+已经沉淀完全，可以继续用(NH4)2C2O4溶液检验溶液中是否有Ni2+，方法是向静置，在上层清液中继续滴加(NH4)2C2O4溶液，若不产生沉淀，则Ni2+已经沉淀完全；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洗去(NH4)2SO4杂质、便于烘干、减少草酸镍晶体损失；（4）由于Fe(OH)2、Ni(OH)2沉淀的pH很接近，不容易将杂质除去，若在除铁和铝工序中，先加入H2O2就可以使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，然后加氢氧化镍调节pH值的范围在5.0≤pH＜6.7，就可以是溶液中的杂质离子Al3+、Fe3+形成沉淀从混合物中分离除去。由于物质的溶度积常数Ksp(CaF2)=1.46×10﹣10