Question

兰尼镍是一种带有多孔结构的细小品粒组成的镍铝合金，被广泛用作有机物的氢化反应的催化剂。以红土镍矿(主要成分为NiS、FeS和SiO₂等)为原料制备兰尼镍的T艺流程如下图所示：

(1)在形成Ni(CO)₄的过程中，碳元素的化合价没有变化，则Ni(CO)₄中的Ni的化合价为________；

(2)已知红土镍矿煅烧后生成固体产物为Ni₂O₃和Fe₂O₃，而加压酸浸后浸出液A中含有Ni²⁺，写出有关镍元素的加压酸浸的化学反应方程式____________；

(3)“碱浸”的目的是使镍产生多孔结构，从而增强对氢气的强吸附性，此过程中发生反应的离子方程式为__________。

(4)浸出液B可以回收，重新生成铝以便循环利用。请设计简单的回收流程：浸出液B→_______________。

(示例：)

Answer

(1)0；(2)2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2↑+4H2O；

(3)2Al+2OH-+2H2O=2A1O2-+3H2↑；

(4)Al(OH)3Al2O3Al；

【解析】

试题分析：红土镍矿(主要成分为NiS、FeS和SiO2等)煅烧发生氧化还原反应得到Ni2O3、Fe2O3(SiO2不反应)，加入硫酸加压酸浸，Ni2O3、Fe2O3溶解，发生的反应有2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2↑+4H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，SiO2不与硫酸反应，过滤得到浸出渣A(SiO2)，浸出液A中含Ni2+、Fe3+，向浸出液A中通入H2S气体，发生还原反应的离子方程式是：H2S+2Fe3+=2Fe2++2H++S，另外生成沉淀NiS，过滤得到镍硫化合物NiS，再通入CO气体，形成Ni(CO)4，加热得到镍，高温熔融时通入氩气，加入铝，得到合金，将合金冷却、粉碎，再用浓氢氧化钠溶液碱浸，铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构，浸出液B中含偏铝酸根，最后用蒸馏水洗浸出渣B，得到产品兰尼镍。

(1)通入CO气体，形成Ni(CO)4，在形成Ni(CO)4的过程中，碳元素的化合价没有变化，反应前后都是+2价，氧为-2价，根据化合价代数和为零可知Ni的化合价为0，故答案为：0；

(2)已知红土镍矿煅烧后生成Ni2O3，加压酸浸后浸出液A中含有Ni2+，镍的化合价降低发生还原反应，只有氧的化合价能升高，所以产物有氧气，则发生的反应是2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2↑+4H2O，故答案为：2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2↑+4H2O；

(3)浸出液A中含Ni2+、Fe3+，向浸出液A中通入H2S气体，三价铁具有较强氧化性，与硫化氢发生还原反应，离子方程式是：H2S+2Fe3+=2Fe2++2H++S↓，故答案为：H2S+2Fe3+=2Fe2++2H++S↓；

(4)高温熔融时通入氩气，加入铝，得到合金，不能把氩气换为CO，因为冷却时，CO能与Ni反应生成Ni(CO)4，故答案为：不能，因为冷却时，CO能与Ni反应生成Ni(CO)4；

(5)将合金冷却、粉碎，再用浓氢氧化钠溶液碱浸，铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构，发生的反应为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；浸出反应所用的NaOH溶液的浓度要大，若NaOH溶液较稀时，则会产生少量的Al(OH)3沉淀而阻止浸出反应的持续进行，因为Al溶于碱液生成AlO2-时在水中存在下列平衡：AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-，OH-浓度过小，对AlO2-的水解的抑制作用小，所以，产生的Al(OH)3就会沉积下来进而阻止浸出反应持续进行，故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；因为Al溶于碱液生成AlO2-时在水中存在下列平衡：AlO2-+2H2O⇌Al(OH)3+OH-，OH-浓度过小，对AlO2-的水解的抑制作用小，所以，产生的Al(OH)3就会沉积下来进而阻止浸出反应持续进行；

(6)浸出液B中含偏铝酸根，可通入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，再加热灼烧使其分解得到氧化铝，加入冰晶石，在熔融态下电解氧化铝得到铝，回收流程可表示为：浸出液BAl(OH)3Al2O3故答案为：Al(OH)3Al2O3Al。

考点：考查了物质的分离提纯和鉴别的相关知识。