Question

镍及其化合物用途广泛。某矿渣的主要成分是NiFe₂O₄（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO₂等，以下是从该矿渣中回收NiSO₄的工艺路线：

已知：(NH₄)₂SO₄在350℃以上会分解生成NH₃和H₂SO₄。NiFe₂O₄在焙烧过程中生成NiSO₄、Fe₂(SO₄)₃。锡（Sn）位于第五周期第ⅣA族。

（1）焙烧前将矿渣与(NH₄)₂SO₄混合研磨，混合研磨的目的是______________。

（2）“浸泡”过程中Fe₂(SO₄)₃生成FeO(OH)的离子方程式为______________，“浸渣”的成分除Fe₂O₃、FeO(OH)外还含有______________（填化学式）。

（3）为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl₂将Fe³⁺还原为Fe²⁺，所需SnCl₂的物质的量不少于Fe³⁺物质的量的________倍；除去过量的SnCl₂后，再用酸性K₂Cr₂O₇标准溶液滴定溶液中的Fe²⁺，还原产物为Cr³⁺，滴定时反应的离子方程式为______________。

（4）“浸出液”中c(Ca²⁺) = 1.0×10^－3mol·L^－1，当除钙率达到99%时，溶液中c(F^－)=________mol·L^－1。[已知K_sp(CaF₂)=4.0×10^－11]

（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（V₀/V_A）对溶液中Ni²⁺、Fe²⁺的萃取率影响如图所示，V₀/V_A的最佳取值是________。

Answer

增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分 Fe3++2H2OFeO(OH)↓+3H+ SiO2、CaSO4 0.5， Cr2O72－+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O 2.0×10－3； 0.25

【解析】

（1）焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨，混合研磨的目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；

（2））“浸泡”过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为 Fe3++2H2OFeO(OH)↓+3H+，浸渣”的成分除Fe2O3、FeO（OH）外还含有 SiO2、CaSO4；

（3）为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，反应为：2Fe3++Sn2+=Sn4++2Fe2+，所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的一半，为0.5倍；用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，滴定时反应的离子方程式为：Cr2O72－+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O；

（4）浸出液”中c(Ca2+) = 1.0×10－3mol·L－1，当除钙率达到99%时，剩余钙离子1%×1.0×10-3mol•L-1=1×10-5mol/L，溶液中c2(F－) =Ksp/c(Ca2+)=4.0×10−11/1×10−5，所以c2(F－) =2×10-3mol/L；

（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（V0/VA）对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示，最佳取值是亚铁离子能被萃取，镍离子不被萃取，V0/VA的最佳取值是0.25。