Question

醋酸镍[（CH₃COO）₂Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料（含NiS、Al₂O₃、FeO、CaO、SiO₂）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下：

相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：

（1）调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是____________。

（2）滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是____________、_____________。

（3）写出氧化步骤中加入H₂O₂发生反应的离子方程式_____________。

（4）酸浸过程中，lmol NiS失去6N_A个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式_______________。

（5）沉镍过程中,若c（Ni^2＋）＝2．0 mol· L^－1，欲使100 mL该滤液中的Ni²＋沉淀完全[c（Ni^2＋）≤10^－5mol·L^－1]，则需要加入Na₂CO₃固体的质量最少为______g。（保留小数点后1位有效数字）

（6）保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如右图。酸浸的最佳温度与时间分别为________℃、_______min。

Answer

(1)5.0≤pH＜6.7 (2)SiO2、 CaSO4 CaF2

(3)2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O(4)NiS+H2SO4+2HNO3＝NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O

(5)31.4g (6) 70 120

【解析】

试题分析：含镍废料（含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）粉碎，加硫酸和硝酸酸浸，过滤，滤渣1为二氧化硅和硫酸钙，浸出液含有Ni2+、Fe2+、Al3+、Ca2+，加H2O2把亚铁离子氧化为Fe3+，然后加NaOH调节pH，使Al3+、Fe3+转化为沉淀，同时Ni2+不能转化为沉淀，所以调节pH的范围5.0≤pH＜6.7，过滤，滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝，滤液中含有Ni2+、Ca2+，再加氟化铵，生成CaF2沉淀，过滤，滤渣3为CaF2，滤液中加碳酸钠生成NiCO3沉淀，过滤，滤渣中加醋酸溶解，生成（CH3COO）2Ni溶液，然后蒸发浓缩、冷却结晶得到（CH3COO）2Ni固体；

（1）调节pH使Al3+、Fe3+转化为沉淀，同时Ni2+不能转化为沉淀，根据表中的数据可知，调节pH的范围为5.0≤pH＜6.7；

（2）由流程分析可知，滤渣1为二氧化硅和硫酸钙，滤渣3为CaF2；

（3）溶液中的亚铁离子不容易转化为沉淀，加H2O2把亚铁离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O；

（4）酸浸过程中，1mol NiS被硝酸氧化失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体，则生成NO和SO2，其反应的化学方程式为NiS+H2SO4+2HNO3＝NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O；

（5）已知NiCO3的Ksp=9.6×10-4，使100ml该滤液中的Ni2+沉淀物完全，即[c（Ni2+）≤10-5mol•L-1]，

则溶液中c（CO32-）=Ksp÷c(Ni2+)=9.6×10−6÷1×10−5=0.96mol/L，与Ni2+反应的n（CO32-）=cV=2mol/L×0.1L=0.2mol，则加入的碳酸钠的总物质的量n（CO32-）=0.2mol+0.96mol/L×0.1L=0.296mol，所以m=nM=0.296mol×106g/mol=31.4g；

（6）由图象可知，为70℃、120min时，酸浸出率最高。

考点：考查物质分离提纯基本操作和综合应用、溶度积常数的有关计算