Question

“海绵镍铝催化剂” 是一种多孔的镍铝合金，常用作有机催化剂。现以某粗镍（含Ni、Fe、Cu及难与酸、碱溶液反应的不溶性杂质）为原料制取该催化剂，主要流程如下：

己知：25℃时，以0.1mol/L金属离子测定得到如下数据：

物质	CuS	Cu(OH)2	Ni(OH)2	NiS	Fe(OH)3
Ksp	6×10^-36			3×10^-19
pH	开始沉淀		4.7	7.2		1.9
沉淀完全		6.7	9.2		3.2

根据信息回答：

（1）步骤①常用热浓硫酸进行酸浸，写出酸浸时金属镍发生反应的化学方程式__________。

（2）酸浸过程应控制酸的浓度、温度等条件，如图是镍的浸出率与温度的关系，温度高于100℃时，Ni²⁺浸出率降低的原因可能是______________。

（3）滤液l中含有0.8mol/LNi²⁺、0.1mol/LFe³⁺、0.1mol/LCu²⁺，步骤②的连续操作过程需要先分离出铁元素、铜元素，再制得镍硫化合物。为达到此目的，应先加NaOH将溶液调节至_______（填pH的取值范围）；再加_______（选填最佳试剂的序号）。当溶液中Ni²⁺开始形成NiS时，c(Cu²⁺)_______。（忽略溶液体积变化）

A．硝酸        B．氨水      C. A1₂S₃      D.H₂S

（4）步骤③生成的Ni(CO)₄中碳的化合价与KCN中碳的化合价相同，则Ni(CO)₄中Ni的化合价为______；工业上也常用NaClO氧化NiSO₄，将制得的NiOOH热分解后进行还原得到Ni。ClO-在碱性条件下氧化Ni²⁺生成NiOOH的离子方程式为_____________。

（5）步骤⑥的目的是降低铝含量、获得多孔状的“海绵镍铝催化剂”，从而增强对氢气的吸附性，步骤⑥的离子方程式为___________________。

Answer

Ni+2H2SO4(浓) NiSO4+SO2↑+2H2O 温度超过100℃ 后，Ni2+的水解程度变大，生成更多Ni(OH)2 6.7≤pH＜7.2 D 1.6×10-17mol/L 0 ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH+H2O+Cl- 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

【解析】(1)由铜溶解于浓硫酸可推知，浓硫酸有强氧化性，在溶解Ni时自身被还原为SO2，发生反应的化学方程式为Ni+2H2SO4(浓) NiSO4+SO2↑+2H2O；

(2)由图可知，温度高于100℃时，Ni2+浸出率降低的同时Ni(OH)2升高，说明温度超过100℃ 后，Ni2+的水解程度变大，生成更多Ni(OH)2；

(3)由图表可知Fe3+完全沉淀时的pH为3.2，Cu2+完全沉淀时的pH为6.7，Ni2+形成沉淀时的pH为7.2，则NaOH将溶液调节至6.7≤pH＜7.2；待Fe3+、Cu2+完全沉淀后欲形成镍硫化合物，同时不引入新的杂质，可加入H2S，故答案为D；当溶液中Ni2+开始形成NiS时，根据Ksp(NiS)=3×10-19、0.8mol/L Ni2+，Ksp(CuS)=6×10-36，c(Cu2+)=[Ksp(CuS)÷(Ksp(NiS)÷c(Ni2+))]=[(6×10-36)÷((3×10-19)÷c(0.8))]mol/L=1.6×10-17mol/L；

(4)KCN中K为+1价、N为-3价，根据正负化合价代数和为0，可知C为+2价，则Ni(CO)4中碳为+2价、O为-2价，可知Ni为0价；ClO-在碱性条件下氧化Ni2+生成NiOOH的离子方程式为ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH+H2O+Cl-；

(5)步骤⑥是用NaOH溶解溶解Al降低铝含量、获得多孔状的“海绵镍铝催化剂”， 发生反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。