Question

镍、钴及其化合物在工业上应用广泛。从某含镍废渣(含主要成分为Ni、CoO、Co₂O₃ 及少量杂质Al₂O₃)提取碳酸钴、硫酸镍的工艺如下：

已知：25℃，Ksp[Co(OH)₂]=4.0×10^-15， lg2=0.3

(1)酸浸时需将含镍废渣粉碎，目的是_______，酸浸时通入SO₂的作用是________。

(2)“除铝”时发生反应的离子方程式是______________________，25℃，若“沉钴”开始时c (Co²⁺) = 0.010 mo/L，则控制pH≤______时不会产生Co(OH)₂沉淀。

(3)一定浓度的NiSO₄溶液中加入适量的NaClO和NaOH混合液，可制得NiOOH沉淀，该反应的化学方程式为________。NiOOH可用于制备碱性镍氢电池，该电池工作原理： NiOOH+ MHNi(OH)₂+M(M为储氢合金)电池充电时阳极的电极反应式是___________。

(4) NiSO₄溶液可经过操作A得到NiSO₄·7H₂O晶体，俗称“翠矾”，操作A具体是指______________。煅烧该晶体时剩余固体质量与温度变化曲线如图，已知该曲线中D处所得产物均为氧化物，写出C到D的化学方程式______________。

Answer

增大接触面积，加快反应速率，提高镍的浸出率，提高产率 将Co3+还原为Co2+ Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ 7.8 2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+Na2SO4+H2O Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O 加热浓缩、冷却结晶、过滤 2NiSO4Ni2O3+SO2↑+SO3↑

【解析】

某含镍废渣(含主要成分为Ni、CoO、Co2O3 及少量杂质Al2O3)加入硫酸酸浸，酸浸后的溶液中含有Ni2+、Co2+、Co3+、Al3+，通入SO2，将Co3+还原为Co2+，加入碳酸钠调节溶液pH，使Al3+全部转化为沉淀，过滤，向滤液中加入萃取剂得到含Co2+水溶液和有机层，沉钴中加入足量的碳酸氢钠溶液，得到碳酸钴；有机层处理后得NiSO4溶液。NiSO4溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、得NiSO4·7H2O晶体，煅烧该晶体的NixOy。

（1）酸浸时需将含镍废渣粉碎，目的是增大接触面积，加快反应速率，提高镍的浸出率，提高产率；酸浸时通入SO2的作用是将溶液中的Co3+还原为Co2+；

（2）“除铝”时，溶液中的Al3+与CO32-发生水解反应生成氢氧化铝和二氧化碳，反应的离子方程式是Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ ；若“沉钴”开始时c (Co2+) = 0.010 mol/L，c (Co2+)×c2(OH-)= 0.010 mo/L×c2(OH-)≤4.0×10-15，c(OH-)≤2×10-6.5mo/L，c(H+)mo/L=2-1×10-7.5 mo/L，故pH≤7.8；

（3）一定浓度的NiSO4溶液中加入适量的NaClO和NaOH混合液，NaClO将Ni2+氧化，反应的化学方程式为2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+Na2SO4+H2O；NiOOH可用于制备碱性镍氢电池，该电池工作原理： NiOOH+ MHNi(OH)2+M(M为储氢合金)，电池充电时阳极发生氧化反应，故阳极的电极反应式是Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O；

（4）从NiSO4溶液得到NiSO4·7H2O晶体的具体操作依次为加热浓缩、冷却结晶、过滤；

n(NiSO4·7H2O)==0.2mol，n(NiSO4·7H2O)=n(NiSO)=n(Ni)，煅烧NiSO4·7H2O晶体生成NiSO4的质量为：0.2mol×155g/mol=31.0g，故C点为NiSO4，D点16.6g中n(O)==0.3mol，故n(Ni)：n(O)=0.2mol：0.3mol=2:3，D点生成Ni2O3，所以C到D的化学方程式2NiSO4Ni2O3+SO2↑+SO3↑。