Question

NiSO₄•6H₂O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣（除含镍外，还含有Cu、Fe、Cr等杂质）为原料获得．工艺流程如图：

已知：25℃时，几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表所示．

	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cr（OH）3	Ni（OH）2
Ksp	8.0×10^-16	4.0×10^-38	6.0×10^-31	6.5×10^-18
完全沉淀pH	≥9.6	≥3.2	≥5.6	≥8.4

请回答下列问题：

（1）下列措施可行，且能提高废渣浸出率的有___________。

A．升高反应温度       B．增大压强        C．在反应过程中不断搅拌

（2）在滤液Ⅰ中加入6%的H₂O₂，其作用是___________（用离子方程式表示）；加入NaOH调节pH的范围是____________，为了除去溶液中的___________离子．

（3）滤液Ⅱ的主要成分是_________．

（4）操作Ⅰ的实验步骤依次为：

①____________________________________；

②向沉淀中滴加稀H₂SO₄，直至恰好完全溶解 ；

③蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得NiSO₄•6H₂O晶体；

④用少量乙醇洗涤NiSO₄•6H₂O晶体并晾干。

Answer

（14分）（1）AC（2分）；

（2）2Fe2++H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O（2分）；

加快氧化的速率，同时防止H2O2的分解（2分）

5.6≤pH＜8.4；（2分）Fe3+、Cr3+（2分）

（3）Na2SO4、NiSO4（2分）

（4）过滤，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次。（2分）；

【解析】

试题分析：废渣（除含镍外，还含有Cu、Fe、Cr等杂质），在硫酸溶解过滤后除去不溶于硫酸的铜，所以滤液含有Fe2+、Fe3+、Cr3+杂质，加H2O2是将Fe2+氧化成Fe3+，再通过调节pH值5.6～ 8.4使Fe3+、Cr3+都以氢氧化物的沉淀而除去。滤液Ⅱ含有可溶性硫酸盐为Na2SO4、NiSO4，再加碳酸钠沉淀二价镍，过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO4。 (1)能提高废渣浸出率即提高反应速率，A．升高反应温度 可以加快反应速率，故可以提高废渣浸出率，正确；B．该反应体系中无气体参加，因此增大压强对化学反应速率无影响，错误；C．在反应过程中不断搅拌，可以使硫酸与矿渣充分接触，故可以提高反应速率，正确；故正确选项是A、C；(2)因为废渣(除含镍外，还含有Cu、Fe、Cr等杂质)，在硫酸溶解过滤后含有Fe2+、Fe3+、Cr3+杂质，加H2O2是将Fe2+氧化成Fe3+，再通过调节pH值5.6～8.4使Fe3+、Cr3+都以氢氧化物的沉淀而除去。反应的离子方程式是：2Fe2++H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O；根据离子形成沉淀的pH极离子沉淀完全的pH大小关系可知加入NaOH调节pH的范围是 [5.6，8.4]；这时可以除去溶液中的Fe3+、Cr3+； (3)经过加入H2O2、NaOH后可除去Fe、Cr等杂质，滤液中含有可溶性硫酸盐为Na2SO4、NiSO4； (4)得到NiCO3沉淀之后，应先过滤、洗涤，然后与硫酸反应生成NiSO4，所以操作步骤为：①过滤，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次直至流出液用pH试纸检验呈中性；②向沉淀中加稀H2SO4溶液，直至恰好完全溶解。

考点：考查物质的分离提纯的实验方案的设计的知识。