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醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料,一种以含镍废料(含 NiS...

醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料,一种以含镍废料( NiSAl2O3FeOCaOSiO2)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表:

金属离子

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

 

物质

20℃时溶解性(H2O

Fe3+

1.1

3.2

CaSO4

微溶

Fe2+

5.8

8.8

NiF

可溶

Al3+

3.0

5.0

CaF2

难溶

Ni2+

6.7

9.5

NiCO3

Ksp9.6×106

 

 

(1)调节pH步骤中,溶液pH的调节范围是___________

(2)滤渣1主要成分是_______________;滤渣2主要成分是_________________

(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,1mol NiS失去6NA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(Ni2+)=2.0mol/L,欲使100mL该滤液中的Ni2+沉淀物完全,[c(Ni2+)≤105 mol/L],则需要加入Na2CO3固体的质量最少为_____g(保留小数点后1位)

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

 

5.0≤pH<6.7 SiO2、CaSO4 Al(OH)3、Fe(OH)3 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O 31.4 70℃、120min 【解析】 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SiO2和CaSO4,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,据此分析解答。 (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SiO2和CaSO4,滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3; (3)Fe2+沉淀的pH范围与Ni2+相近,为了除去Fe2+,先加H2O2把亚铁离子氧化为Fe3+,根据电子守恒、原子守恒及电荷守恒,可得该反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O; (4)NiS用硫酸和硝酸的混合溶液酸浸过程中,1mol NiS失去6NA个电子,同时生成两种无色有毒气体,则相应的气体为NO、SO2,根据电子守恒、原子守恒,可得该反应的化学方程式为:NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O; (5)已知NiCO3的Ksp=9.6×10-6,使100mL该滤液中的Ni2+沉淀完全,即c(Ni2+)≤10﹣5 mol/L,则c(CO32-)>9.6×10-6÷10﹣5=0.96mol/L,与Ni2+反应的n(CO32-)=c·V=2mol/L×0.1L=0.2mol,则需要加入Na2CO3固体的总物质的量至少n(CO32-)总=0.2mol+0.96mol/L×0.1L=0.296mol,其质量最少为0.296mol ×106g/mol=31.4g; (7)由图象可知,温度为70℃、时间为120min时,酸浸出率最高。
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考点分析:
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滴定是分析化学中最要的分析方法之一,根据其原理回答下列问题:

I、酸碱中和滴定是最基本的滴定方法:

(1)滴定管是酸碱中和滴定中重要的仪器,向25mL碱式滴定管中加入氢氧化钠溶液,开始时滴定管的读数为10.00mL,将滴定管中的液体全部放出,放出氢氧化钠溶液的体积为____________(填大于小于等于15.00mL。

(2)向碱式滴定管中注入标准的氢氧化钠溶液之前的一步操作为_______________

(3)准确移取20.00 mL某待测HCl溶液于锥形瓶中,用0.1000 mol/LNaOH溶液滴定。下列说法正确的是______

A.锥形瓶用蒸馏水洗涤后,用待测HCl溶液润洗

B.随着NaOH溶液滴入,锥形瓶中溶液pH由小变大

C.用酚酞作指示剂,当锥形瓶中溶液由红色变无色时停止滴定

D.滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,则测定结果偏大

II、氧化还原滴定也是分析化学中常用的分析手段,用氧化还原滴定方法测定粗品中Na2S2O3•5H2O的质量分数。

实验步骤:称取6g粗品配制250mL的溶液待用。用酸式滴定管取25.00mL0.01mol/L K2Cr2O7溶液于锥形瓶中,然后加入过量的KI溶液并酸化,加几滴淀粉溶液,立即用配制的Na2S2O3溶液滴定至终点(反应为I2+2S2O32-=2I+S4O62),消耗Na2S2O3溶液25.00mL。回答下列问题:

(1)K2Cr2O7溶液中加入过量的KI溶液并酸化,Cr2O72-被还原成Cr3+,写出该反应的离子方程式_____

(2)Na2S2O3溶液滴定至终点的现象为_________________________

(3)粗品中Na2S2O3•5H2O的质量分数为___________________

(4)若在取K2Cr2O7溶液时有部分溶液滴到了锥形瓶外,则测定结果偏_________(填不变

 

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以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:

(1)B极电极反应式为______________________

(2)若用该燃料电池作电源,用石墨作电极电解硫酸铜溶液,写出阳极的电极反应式________;当阳极收集到11.2L(标准状况)气体时,消耗甲烷的质量为__________g;电解硫酸铜溶液一段时间后,阴极无气体产生,要使原溶液复原,可向电解后的溶液中加入___________________

(3)目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺,简易装置如图所示:

①若用上述甲烷燃料电池进行电解,则甲烷燃料电池的负极应该接该装置的_____(填)边电极;写出阳极产生ClO2的电极反应式___________

②电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况下)时,停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的数目为__________

 

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根据水溶液中离子平衡原理回答下列问题:

I.明矾的化学式为____,明矾可用作净水剂,用离子方程式表示明矾的净水原理____

II.常温下有浓度均为0.01mol/L的下列溶液①HNO3 H2S NaOH  NH3·H2NH4Cl NH4HSO4  NaCl。回答下列问题:

(1)①②③⑤五中溶液中由水电离出的H+的浓度由大到小的顺序为______(用序号表示,下同)

(2)④⑤⑥三种溶液中NH4+浓度由大到小的顺序为__________________

(3)①③④⑤⑥⑦六种溶液pH由大到小的顺序为_________________

(4)等体积的③④分别与同浓度的盐酸反应至均呈中性,消耗盐酸的体积③_____④(填大于小于、或等于

(5)10mL ③与20mL⑤混合后,溶液呈_____性(填),混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为______

 

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下列实验操作、现象、结论均完全正确的是(     

选项

操作

现象

结论

A

在常温下测定Na2CO3NaHCO3溶液的pH

Na2CO3溶液pH较大

水解能力:Na2CO3大于NaHCO3

B

先向盛有1mL 0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加两滴0.1mol/LNaCl溶液,再向其中滴加0.1mol/LNaI溶液。

滴加NaCl溶液有白色沉淀生成,滴加NaI溶液后有黄色沉淀生成

AgCl沉淀可转化成AgI沉淀

C

电解饱和CuCl2溶液实验中,用润湿的淀粉碘化钾试纸靠近阳极

润湿的淀粉碘化钾试纸变蓝

阳极产生Cl2

D

饱和FeCl3溶液中加入少量NaCl固体

溶液颜色变浅

加入NaCl固体后,FeCl3的水解平衡逆向移动

 

 

A. A B. B C. C D. D

 

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高性能钠型电池工作原理如图。(NaSn为合金)其电池反应为Cx(PF6)+NaSnCx+Sn+NaPF6,下列说法不正确的是(  )

A. 放电时,b为正极

B. 充电时,阴极反应为Sn+Na++e═NaSn

C. 放电时,负极材料Sn在很大程度上被腐蚀

D. 充电时,PF6向右迁移并嵌入石墨烯中

 

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