Question

工业上利用废镍催化剂(主要成分为Ni，还含有一定量的Zn、Fe、SiO₂、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如下：

(1)请写出一种能提高“酸浸”速率的措施：________________________；滤渣I的成分是____________(填化学式)。

(2)除铁时，控制不同的条件可以得到不同的滤渣II。已知滤渣II的成分与温度、pH的关系如图所示：

①若控制温度40℃、pH=8，则滤渣II的主要成分为_________________________(填化学式)。

②若控制温度80℃、pH=2，可得到黄铁矾钠[Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂](图中阴影部分)，写出生成黄铁矾钠的离子方程式：___________________________________________。

(3)已知除铁后所得100 mL溶液中c(Ca²⁺)=0.01mol·L^-1，加入100 mL NH₄F溶液，使Ca²⁺恰好沉淀完全即溶液中c(Ca²⁺)=1×10^-5 mol·L^-1，则所加c(NH₄F)=_________mol·L^-1。[已知K_sp(CaF₂)=5.29×10^-9]

(4)加入有机萃取剂的作用是________________________。

(5)某化学镀镍试剂的化学式为M_xNi(SO₄)_y(M为+1价阳离子，Ni为+2价，x、y均为正整数)。为测定该镀镍试剂的组成，进行如下实验：

I．称量28.7g镀镍试剂，配制100 mL溶液A；

Ⅱ．准确量取10.00 mL溶液A，用0.40 mol·L^-1的EDTA(Na₂H₂Y)标准溶液滴定其中的Ni²⁺(离子方程式为Ni²⁺+H₂Y^2-=NiY^2-+2H⁺)，消耗EDTA标准溶液25.00mL；

Ⅲ．另取10.00 mL溶液A，加入足量的BaCl₂溶液，得到白色沉淀4.66g。

①配制100 mL镀镍试剂时，需要的仪器除药匙、托盘天平、玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管外，还需要________________________。

②该镀镍试剂的化学式为________________________________。

Answer

把废镍催化剂粉碎、适当加热，适当增大酸的浓度或搅拌等 SiO2、CaSO4 FeOOH 2Na++3ClO- +6Fe2+ +4SO42-+9H2O =Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+ 6.6×10-2 除去溶液中的Zn2+ 100 mL容量瓶 (NH4)2Ni(SO4)2

【解析】试题(1)根据影响反应速率的因素分析提高“酸浸”速率的措施；废镍催化剂中SiO2与硫酸不反应，CaO与硫酸反应的产物CaSO4微溶于水；(2)根据滤渣II的成分与温度、pH的关系图，可知控制温度40℃、pH=8时，滤渣II的主要成分；②Na2Fe6(SO4)4(OH)12中铁元素化合价是+3，可知ClO-把Fe2+氧化为Fe3+，同时生成Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀；(3)根据方程式Ca2++2F-= CaF2↓，沉淀Ca2+消耗0.002mol NH4F ，根据Ksp(CaF2)=5.29×10-9，沉淀Ca2+后，溶液中c(F-)= ；(4)根据流程图，加入有机萃取剂的作用是除去溶液中的Zn2+；(5)①根据配制100mL一定物质的量浓度溶液分析需要的仪器；②根据Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+计算Ni2+的物质的量，根据 可计算相对分子质量；根据10.00 mL溶液A，加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀4.66g，可计算SO42-的物质的量，根据n(Ni2+)：n(SO42-)计算y值，根据化合价代数和等于零计算x值，最后根据相对分子质量计算M的相对原子质量。

解析：(1)根据影响反应速率的因素，升高温度、把废镍催化剂粉碎、适当增大酸的浓度或搅拌等，都可以提高“酸浸”速率；废镍催化剂中SiO2与硫酸不反应，CaO与硫酸反应的产物CaSO4微溶于水，所以滤渣I的成分是SiO2、CaSO4；(2) ①根据滤渣II的成分与温度、pH的关系图，可知控制温度40℃、pH=8时，滤渣II的主要成分是FeOOH；②Na2Fe6(SO4)4(OH)12中铁元素化合价是+3，可知ClO-把Fe2+氧化为Fe3+，同时生成Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀，反应的离子方程式是2Na++3ClO- +6Fe2+ +4SO42-+9H2O =Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+；(3)根据方程式Ca2++2F-= CaF2↓，沉淀Ca2+消耗0.002mol NH4F ，根据Ksp(CaF2)=5.29×10-9，沉淀Ca2+后，溶液中c(F-)= ，设加入c(NH4F)=c mol·L-1，则 =；c=6.6×10-2；(4)根据流程图，加入有机萃取剂的作用是除去溶液中的Zn2+；(5)①根据配制100mL一定物质的量浓度溶液需要100mL容量瓶；②根据Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+，n(Ni2+)=0.025L0.4 mol·L-1=0.01mol ，根据 ，MxNi(SO4)y的相对分子质量= ； 10.00 mL溶液A，加入足量的BaCl2溶液，得到硫酸钡4.66g，所以SO42-的物质的量0.02mol，根据n(Ni2+)：n(SO42-)=1：y，则y=2，根据化合价代数和等于零,x=2，设 M的相对原子质量是a，则2a+59+96=287；a=18，所以M是NH4+，该镀镍试剂的化学式为(NH4)2Ni(SO4)2。