Question

为回收利用废镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等），科研人员研制了一种回收镍的新工艺。工艺流程如图：

已知：①常温下，有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

②常温下，Ksp(CaF₂)= 2.7×10^－11

回答下列问题：

（1）加快酸浸速率的常用措施有_____________（任写一条）。

（2）写出酸浸时Fe₂O₃和硫酸反应的离子方程式________________________________。

（3）浸出渣主要成分为CaSO₄·2H₂O和______________两种物质。

（4）操作B的过程是先在40~50℃加入H₂O₂，其作用是___________________________（用离子方程式表示）；再调节PH至3.7~7.7，操作B可除去溶液中的______元素（填元素名称）。

（5）操作C可除去溶液中的Ca²⁺，若控制溶液中F^－浓度为3×10^－3mol/L，则溶液中c(Ca²⁺):c(F^－) =___________________。

（6）在碱性条件下，电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步：

① Cl^－ 在阳极被氧化为ClO^－，则阳极的电极反应为_____________________。

② Ni²⁺ 被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀，则该步反应的离子方程式为______________。

Answer

适当加热或搅拌或适当增大浓度（其他合理答案也可） Fe2O3+6H+=2Fe3+ +3H2O BaSO4 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O 铁 1.0×10-3 Cl-+2OH-﹣2e-=ClO-+H2O ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-

【解析】

废镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)，用硫酸浸取，过滤得含有镍离子、铁离子、钙离子、铜离子的溶液，再通入硫化氢除去铜离子，且使铁离子被还原成亚铁离子，得硫化铜、硫固体，过滤得滤液中含有镍离子、亚铁离子、钙离子，加入氟化钠除去钙离子，再加入氯化钠后电解得NiOOH，灼烧得三氧化二镍，硫化铜、硫固体灼烧后用硫酸酸浸得硫酸铜溶液，结晶可得硫酸铜晶体，以此解答该题。

(1)加快酸浸速率，可适当加热或搅拌或适当增大浓度，故答案为：适当加热或搅拌或适当增大浓度；

(2)Fe2O3和硫酸反应生成盐和水,反应方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3+ +3H2O，故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3+ +3H2O；

(3)氧化钙和氧化钡与硫酸反应生成难溶的硫酸钙和硫酸钡,所以浸出渣主要成分为CaSO4⋅2H2O和BaSO4，故答案为：BaSO4；

(4)过氧化氢具有强氧化性,酸性条件下生成铁离子,易生成氢氧化铁沉淀而除去,反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O； 铁；

(5)根据常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10−11可知，溶液中F−浓度为3×10−3mol⋅L−1，则Ca2+的浓度为=3×10−6mol/L，所以则溶液中==1.0×10−3，故答案为：1.0×10−3；

(6)①阳极上氯离子失电子生成氯气，氯气和氢氧根离子反应生成次氯酸根离子和水，所以阳极反应式为Cl−+2OH−−2e−═ClO−+H2O，故答案为：Cl−+2OH−−2e−═ClO−+H2O；

②Ni2+被ClO−氧化产生2NiOOH⋅H2O沉淀，其还原产物是氯离子，则根据电子的得失守恒可知,反应的离子方程式为ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-，故答案为：ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-。