Question

某NiO的废料中有FeO、CuO、Al₂O₃、MgO、SiO₂等杂质，用此废料提取NiSO₄和Ni的流程如下：

已知：有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

（1）滤渣1的主要成分为              。

（2）从滤液2中获得NiSO₄.6H₂O的实验操作          、           、过滤、洗涤、干燥。

（3）用离子方程式解释加入H₂O₂的作用                  。

（4）加NiO调节溶液的pH至5，则生成沉淀的离子方程式有                      。

（5）电解浓缩后的滤液2可获得金属镍，其基本反应原理如图：

①A电极反应式为                      和2H⁺+2e^- =H₂↑。

②若一段时间后，在A、B两极均收集到11.2L气体(标准状况下)，能得到Ni         g。

Answer

(1)SiO2；(2)加热浓缩 冷却结晶；

(3)2H+ +H2O2 +2Fe2＋=2Fe3＋+2H2O (3分)；

(4)2Fe3＋+3NiO+3H2O=2Fe(OH)3↓+3Ni2＋、2Al3＋+3NiO+3H2O=2Al(OH)3↓+3Ni2＋ (4分)；

(5)①Ni2++2e－=Ni ②29.5(3分)。

【解析】

试题分析：某NiO的废料中有FeO、CuO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质，加入过量的20％的稀H2SO4，金属氧化物NiO、FeO、CuO、Al2O3、MgO反应产生可溶性的盐进入溶液中，酸性氧化物SiO2与稀硫酸不能发生反应，因此以固体的形式存在，因此滤渣1的主要成分为SiO2；用惰性电极电解NiSO4、FeSO4、CuSO4、Al2(SO4)3、MgSO4溶液，由于阳离子的氧化性Cu2+>H+>Ni2+>Fe2+>Al3+>Mg2+，所以在阴极首先是Cu2+获得电子变为Cu单质析出，得到的溶液中含有Ni2+、Fe2+、Al3+的硫酸盐；向其中加入H2O2，Fe2+有强的还原性，被加入的H2O2氧化产生Fe3+，然后加入NiO调整溶液的pH至5时，发生反应：2Fe3＋+3NiO+3H2O=2Fe(OH)3↓+3Ni2＋、2Al3＋+3NiO+3H2O=2Al(OH)3↓+3Ni2＋，把杂质Fe3+、Al3+形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除去，得到的滤液中只含有Ni2＋、Mg2+。向滤液中加入NH4F溶液，发生反应析出MgF2沉淀，过滤除去，得到的滤液中只含有NiSO4，电解浓缩后滤液，得到金属Ni。（1）滤渣1的主要成分为SiO2；（2）滤液2是 NiSO4溶液，从该溶液中获得NiSO4.6H2O的实验操作是加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。（3）加入H2O2的作用是氧化Fe2+，离子方程式是2H+ +H2O2 +2Fe2＋=2Fe3＋+2H2O；（4）加NiO调节溶液的pH至5，则生成沉淀的离子方程式有2Fe3＋+3NiO+ 3H2O=2Fe(OH)3↓ +3Ni2＋、2Al3＋+3NiO+3H2O=2Al(OH)3↓+3Ni2＋；（5）①电解时，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，A电极是阴极，首先发生反应Ni2++2e－=Ni，然后发生反应2H++2e- =H2↑。②电解时在整个闭合回路中电子转移的数目相等，若一段时间后，在A、B两极均收集到11.2L气体(标准状况下)，气体的物质的量是n(H2)=n(O2)= 11.2L÷22.4L/mol=0. 5mol，2n(Ni)+2 n(H2)=4n(O2)，2n(Ni)+2 ×0. 5mol =4×0. 5mol ，解得n(Ni)=0. 5mol ，则Ni的质量是n(Ni)= 0. 5mol×59g/mol=29.5g。

【考点定位】考查物质制备的工艺流程的知识。

【名师点睛】金属氧化物大多数是酸性氧化物，可以与酸发生反应产生可溶性的盐，两性氧化物氧化铝也可以与酸发生反应产生铝盐，二酸性氧化物SiO2与一般的酸不能发生反应；不同的金属阳离子形成氢氧化物沉淀时溶液的pH不同，pH越接近，微粒越不容易分离，pH相差越大，离子形成的氢氧化物沉淀越容易分离，H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+，从而增大杂质离子与Ni2+形成沉淀的pH差，便于除杂净化。在金属活动性顺序表中，越靠后的金属阳离子的氧化性越强，在电解时优先在阴极获得电子变为金属单质析出。在电解过程中，整个闭合回路中电子转移的数目相等。