Question

为回收利用废镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等），科研人员研制了一种回收镍的新工艺。工艺流程如右图：

已知常温下：①有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如右表 ②Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O③常温时，Ksp(CaF₂)=2.7×10^-11

回答下列问题：

（1）写出酸浸时Fe₂O₃和硫酸反应的化学方程式                    。

（2）浸出渣主要成分为CaSO₄·2H₂O和             两种物质。

（3）操作B是除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH在3.7～7.7范围内，静置，过滤。请对该实验方案进行评价                     （若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正）。

（4）流程中的“副产品”为              （填化学式）。在空气中灼烧CuS可以得到铜的氧化物，向Cu、Cu₂O、CuO组成的混合物中加入1L 0.6 mol·L^-1HNO₃溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2240mLNO气体（标准状况），若该混合物中含0.1molCu，与稀硫酸充分反应至少消耗             mol H₂SO₄。

（5）操作C是为了除去溶液中的Ca²⁺，若控制溶液中F^－浓度为3×10^-3mol·L^-1，则溶液中=     。

（6）电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步：

①碱性条件下，Cl^-在阳极被氧化为ClO^-，则阳极的电极反应式为                     ；

②Ni²⁺被ClO^-氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀。则该步反应的离子方程式为                             。

Answer

（1）Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O（2）BaSO4

（3）方案错误，在调节pH前，应先在滤液中加入H2O2，使溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋

（4）CuSO4·5H2O 0.1（5）1.0×10-3

（6）①Cl- +2OH--2e- = ClO- +H2O ②ClO-＋2Ni2+＋4OH- =2NiOOH·H2O＋Cl-

【解析】

试题分析：(1) Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O 。(2)硫酸与氧化钡反应生成硫酸钙，不溶于水，以浸出渣的形式被分离出来。(3)硫化氢与三价铁离子反应生成二价铁离子，所以在调节pH前，应先在滤液中加入不引入杂质氧化剂H2O2，使溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋。(4)硫酸与氧化铜反应生成硫酸铜，硫酸铜经过浓缩结晶生成CuSO4·5H2O；由题意知n(NO)=0.1mol,NO3-～NO转移3e-,Cu～Cu2+转移2e-，Cu2O～2Cu2+转移2e-,根据得失电子守恒得n(Cu2O)=0.1mol,n(CuO)=0,1mol,只有CuO与H2SO4反应n(H2SO4)=n(CuO)=0.1mol.(5) 常温时，Ksp(CaF2)=2.7×10-11=c(Ca2+)c(F-)2,所以c(Ca2+)=3.0×10-6mol·L-1 故 =1.0×10-3。(6) Cl- +2OH--2e- = ClO- +H2O;ClO-＋2Ni2+＋4OH- =2NiOOH·H2O＋Cl-

考点：溶解度常数，电化学，物质的量的简单计算。