Question

某科研人员以废镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO)为原料回收镍，工艺流程如下：

已知：常温下，有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表：

回答下列问题：

(1)浸出渣主要成分为_________(填化学式)。

(2)“除铜”时，Fe³⁺与H₂S反应的离子方程式为__________________。

(3)“氧化”的目的是将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，温度需控制在40～50℃之间，该步骤温度不能太高的原因是_______________________。

(4)“调pH”时，pH的控制范围为_________。

(5)在碱性条件下，电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步，其中第一步是Cl^-在阳极被氧化为ClO^-，则该电极反应式为_______________________。

Answer

CaSO4（或CaSO4·2H2O）、BaSO4 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ 温度太高，H2O2受热分解 3.7≤pH<7.7 Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O

【解析】

废镍催化剂(主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等），用H2SO4浸取，过滤得含有Ni2+、Fe3+、Cu2+、Ca2+的溶液，反应产生的大部分Ca2+及Ba2+与SO42-结合形成CaSO4、BaSO4沉淀进入浸出渣中；然后向滤液中再通入H2S除去Cu2+，且使Fe3+被还原成Fe2+，得CuS、S固体，过滤得滤液中含有Ni2+、Fe2+、Ca2+，向该溶液中加入H2O2，可以将Fe2+氧化为Fe3+，然后调整溶液的pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Ni2+仍然存在溶液中，加入NaF形成CaF2沉淀除去Ca2+，再加入NaCl后电解得NiOOH，灼烧NiOOH得Ni2O3，CuS、S固体灼烧后用H2SO4进行酸浸得硫酸铜溶液，结晶可得硫酸铜晶体，以此解答该题。

(1)根据上述分析可知浸出渣主要成分为CaSO4(或CaSO4·2H2O)、BaSO4；

(2)向酸浸后的溶液中通入H2S气体，会发生反应Cu2++H2S=CuS↓+2H+，由于溶液中含有的Fe3+具有氧化性，而H2S具有还原性，二者会发生氧化还原反应：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，产生S单质，故通入H2S气体后得到的滤渣中含有CuS和难溶于水的单质S；

(3)向溶液中加入H2O2进行“氧化”的目的是将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，温度需控制在40～50℃之间，该步骤温度不能太高，这是由于H2O2不稳定，温度太高，H2O2受热分解；

(4)经氧化后溶液中存在Ni2+、Fe3+、“调pH”使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Ni2+仍然存在溶液中，根据表格数据可知当溶液pH>3.7时Fe3+沉淀完全，而Ni2+开始形成Ni(OH)2沉淀的pH是7.7，因此pH的控制范围为3.7≤pH<7.7；

(5)在碱性条件下，电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步，其中第一步是Cl-在阳极失去电子被氧化，结合溶液OH-产生ClO-和水，则阳极的电极反应式为Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O。