Question

以废镍(含NiO，杂质为少量Fe₂O₃)生产Ni₂O₃的一种工艺流程如下： 

(1)“酸浸”时为了提高酸浸的速率(浸取率)，可采取的措施有_____________(任写出一条)。

(2)“酸浸”时Fe₂O₃发生反应的离子方程式：____________________________________。

(3)“调节pH”使溶液中的Fe^3＋沉淀完全(离子浓度≤10^－5 mol·L^－1时，离子沉淀完全)，则需维持c(OH^－)不低于__________ [已知Fe(OH)₃的K_sp=4×10^－38，≈1.6 ]。

(4)“沉镍”的目的是将溶液中的Ni^2＋转化为Ni(OH)₂沉淀，确认Ni^2＋已经完全沉淀的实验方法是_____________________________________。

(5)“滤液Ⅱ”所含阴离子主要为Cl^－，写出“氧化”时反应的离子方程式：____________________。

(6)以Fe、Ni为电极制取Na₂FeO₄的原理如图所示。通电后，在铁电极附近生成紫红色的。电解时阳极的电极反应式为___________________________________，离子交换膜(b)为______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 

Answer

粉碎或加热或搅拌 或适当增大硫酸浓度 Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O 1.6×10－11 静置，在上层清液中继续滴加NaOH溶液，无沉淀生成 2Ni(OH)2＋ClO－==Ni2O3＋Cl－＋2H2O Fe－6e－+8OH－==FeO42－+4H2O 阴

【解析】

(1)“酸浸”时为了提高酸浸的速率(浸取率)，可采取增大浓度、升高温度、增大接触面积等措施。

(2)“酸浸”时Fe2O3与H+反应，生成Fe3+和水。

(3)c(Fe3+)≤10－5 mol·L－1，利用Ksp[Fe(OH)3]= c(Fe3+)∙c3(OH-)=4×10－38，即可求出c(OH－)。

(4)“沉镍”的目的是将溶液中的Ni2＋转化为Ni(OH)2沉淀，确认Ni2＋已经完全沉淀的实验方法是再加碱，看是否有沉淀生成。

(5)“滤液Ⅱ”所含阴离子主要为Cl－，则“氧化”时发生的反应是Ni(OH)2与ClO－反应，生成Ni2O3、Cl－等。

(6)通电后，在铁电极附近生成紫红色的，则电解时阳极反应为Fe在碱性环境中失电子，生成等，由于反应需要消耗OH-，所以离子交换膜(b)应允许OH-通过。

(1)“酸浸”时为了提高酸浸的速率(浸取率)，可从增大浓度、升高温度、增大接触面积等方面考虑，即可采取的措施是粉碎(或加热，搅拌，适当增大硫酸浓度等)。答案为：粉碎 或 加热 或 搅拌或 适当增大硫酸浓度；

(2)“酸浸”时Fe2O3与H2SO4发生复分解反应，离子方程式为Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O。答案为：Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O；

(3)c(Fe3+)≤10－5 mol·L－1，利用Ksp[Fe(OH)3]= c(Fe3+)∙c3(OH-)=4×10－38，将c(Fe3+)代入，即可求出c(OH－)≥×10-11mol/L=1.6×10－11。答案为：1.6×10－11；

(4)“沉镍”的目的是将溶液中的Ni2＋转化为Ni(OH)2沉淀，确认Ni2＋已经完全沉淀的实验方法是静置，在上层清液中继续滴加NaOH溶液，无沉淀生成。答案为：静置，在上层清液中继续滴加NaOH溶液，无沉淀生成；

(5)“滤液Ⅱ”所含阴离子主要为Cl－，则“氧化”时发生的反应是Ni(OH)2与ClO－反应，生成Ni2O3、Cl－等，反应的离子方程式为2Ni(OH)2＋ClO－==Ni2O3＋Cl－＋2H2O。答案为：2Ni(OH)2＋ClO－==Ni2O3＋Cl－＋2H2O；

(6)通电后，在铁电极附近生成紫红色的，则电解时阳极反应为Fe在碱性环境中失电子，生成等，电极反应式为Fe－6e－+8OH－==FeO42－+4H2O；由于反应需要消耗OH-，所以离子交换膜(b)应允许OH-通过，为阴离子交换膜。答案为：Fe－6e－+8OH－==FeO42－+4H2O；阴。