Question

从镍矿石尾矿中提取NiSO₄是解决我国镍资源匮乏的一条重要途径，已知该过程如下：

表1：各物质的Ksp数据如下表：

物质	MnS	NiS	PbS	CuS	Ni(OH)2
Ksp	2.5×10^-13	1.1×10^-21	8.0×10^-28	6.3×10^-36	2.0×10^-15

表2：滤液A中各金属离子的含量如下表：

成分	Ni^2+	Fe^3+	Fe^2+	Mn^2+	Cu^2+	Pb^2+	……
	3.80	4.80	x	0. 20	0.15	<0.001	……

根据以上信息，回答下列问题：

(1)步骤I酸浸之前需将矿石粉碎，目的是____________。

(2)若杂质离子的浓度c≤1.0×10^-5mol/L即可认定沉淀完全，则步骤Ⅱ中当Pb²⁺“恰好沉淀完全时，溶液中硫离子的浓度c(S^2-)=_____________；此时Ni²⁺是否已开始沉淀____（填“是”或“否”）。

(3)常温下进行步骤Ⅲ的目的是为了除去铁和锰元素，已知除铁元素的离子反应如下：

2Fe²⁺+ ClO ^- +5H₂O=2Fe( OH)₃↓+Cl^-+4H⁺

此时Mn²⁺的氧化产物为MnO₂，写出除锰元素的离子方程式______________。

(4)为测定滤液A中Fe²⁺离子的含量，（每升溶液中含有的亚铁离子的质量，以g/L表示）每次移取20.00 mL待测液，并用0.02 mol/L的KMnO₄溶液滴定，若已知其他离子均不反应，且三次滴定平均消耗KMnO₄溶液18. 00mL，则x的值为________（精确到小数点后两位）。

（5）所得Ni(OH)₂是制造镍镉电池的重要原料，镍镉电池工作原理如下：

Cd+2NiO(OH) +2H₂OCd(OH)₂+2Ni(OH)₂

则随着放电的进行，正极区pH______（填“增大”、“减小”或“不变”）；充电时阴极电极反应式为______。

Answer

增大接触面积，提高浸取率 8.0×l0-23 否 Mn2+ +ClO-+H2O =MnO2↓+Cl- +2H+ 5.04g/L 增大 Cd(OH)2 +2e-=Cd+2OH-

【解析】(1)步骤I酸浸之前需将矿石粉碎，可以增大接触面积，提高浸取率，故答案为：增大接触面积，提高浸取率；

(2)若杂质离子的浓度c≤1.0×10-5mol/L即可认定沉淀完全，则步骤Ⅱ中当Pb2+恰好沉淀完全时，溶液中硫离子的浓度c(S2-)== 8.0×l0-23；对于Ni2+，Qc=3.80×8.0×l0-23＜1.1×10-21，Ni2+没有开始沉淀，故答案为：8.0×l0-23；否；

(3)根据除铁元素的离子反应2Fe2++ ClO - +5H2O=2Fe( OH)3↓+Cl- +4H+，可知，氧化剂为次氯酸根离子，次氯酸根离子将Mn2+氧化为MnO2，除锰元素的离子方程式为Mn2+ +ClO-+H2O =MnO2↓+Cl- +2H+，故答案为：Mn2+ +ClO-+H2O =MnO2↓+Cl- +2H+；

(4) 消耗高锰酸钾的物质的量为0.02 mol/L×0.018L=0.00036mol，反应中转移电子0.00036mol×（7-2）=0.0018mol，根据得失电子守恒，Fe2+的物质的量=0.0018mol，每升溶液中含有的亚铁离子的含量为0.0018×56× =5.04g/L，故答案为：5.04g/L；

(5)根据总反应，正极的电极方程式为NiOOH+H2O+e-=Ni（OH）2+OH-，随着放电的进行正极区pH增大，充电时阴极电极反应式为Cd(OH)2 +2e-=Cd+2OH-，故答案为：增大；Cd(OH)2 +2e-=Cd+2OH-。