Question

以含镍废硫酸盐(含 Ni²⁺ 、Fe^2＋ 、Cu^2＋ 、Co^2＋ 、A1^3＋ 、Mn^2＋ 、Cr^3＋ 、Mg^2＋ 、Zn^2＋ 等)为原料制取NiSO₄·6H₂O 的工艺流程如下：

相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：

金属离子	Co^2^＋	Co^3^＋	Fe^2^＋	Fe^3^＋	A1^3^＋	Cr^3^＋	Ni^2^+
开始沉淀的pH	7.2	0.23	6.3	1.5	4.1	4.3	6.9
沉淀完全的pH	9.2	1.1	8.3	2.8	5.4	5.6	8.9

回答下列问题：

(1)已知1gK_sp(CuS)= -47.6，1gK_sp(ZnS)= -23.8，则反应ZnS＋Cu^2＋CuS＋Zn^2＋的平衡常数对数值1gK= ________________________。

(2)“除铁、钴”时，加入H₂O₂的目的是 ______________，得到的渣X为________。

(3) “除铝、铬”时，调pH 范围为 _________；滤渣Y 中含Cr(OH)₃，其性质与 A1(OH)₃ 类似，写出Cr(OH)₃与NaOH反应的化学方程式： __________________。

(4)“除锰”时，发生反应的离子方程式为___________________________。

(5)“酸溶”得到溶液制备 NiSO₄·6H₂O晶体，还需进行的操作工艺是___________。

Answer

23.8 将 Fe2+ 、Co2+ 氧化为Fe3+ 、Co3+ Fe(OH)3 和 Co(OH)3 5.6≤pH＜6.9 Cr(OH)3+ NaOH=NaCrO2 + 2H2O 3Mn2+ + 2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+ 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）并干燥

【解析】

含镍废硫酸盐(含 Ni2+ 、Fe2＋ 、Cu2＋ 、Co2＋ 、A13＋ 、Mn2＋ 、Cr3＋ 、Mg2＋ 、Zn2＋等)加水溶解，各种离子都进入溶液，过滤后去除溶渣；在滤液中加入Na2S溶液，Zn2+、Cu2+分别转化为ZnS、CuS，过滤后除去；往滤液中加入H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+、Co2+氧化为Co3+，调节溶液的pH范围为：2.8≤pH＜4.1，将Co3+转化为Co(OH)3沉淀、Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀；再调节pH范围为：5.6≤pH＜6.9，将Al3+、Cr3+转化为Al(OH)3、Cr(OH)3沉淀；往滤液中加入NaF溶液，将Mg转化为MgF2沉淀，成为滤渣Z；往滤液中加入KMnO4的H2SO4溶液，将Mn2+转化为MnO2沉淀；滤液中加入Na2CO3溶液，将Ni2+转化为NiCO3沉淀；再往滤液中加入硫酸酸洗，去除CO32-等并调节溶液的pH，然后将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，从而获得NiSO4·6H2O。

(1)已知1gKsp(CuS)= -47.6，1gKsp(ZnS)= -23.8，则反应ZnS＋Cu2＋CuS＋Zn2＋的平衡常数K===，则对数值1gK=lg=lgKsp(ZnS)-lgKsp(CuS) = -23.8+47.6=23.8。答案为：23.8；

(2)由以上分析知，“除铁、钴”时，加入 H2O2的目的是将 Fe2+ 、Co2+ 氧化为Fe3+ 、Co3+，得到的滤渣X为Fe(OH)3和Co(OH)3。答案为：将 Fe2+、Co2+氧化为Fe3+、Co3+；Fe(OH)3和Co(OH)3；

(3)由以上分析可知，“除铝、铬”时，需将Al3+、Cr3+转化为Al(OH)3、Cr(OH)3沉淀，但不能将Ni2+转化为沉淀，所以调pH范围为5.6≤pH＜6.9；滤渣Y中含Cr(OH)3，其性质与 A1(OH)3 类似，则Cr(OH)3与NaOH反应生成NaCrO2和H2O，反应的化学方程式： Cr(OH)3+NaOH=NaCrO2+2H2O。答案为：5.6≤pH＜6.9；Cr(OH)3+NaOH=NaCrO2+2H2O；Cr(OH)3+NaOH=NaCrO2+2H2O；

(4)“除锰”时，加入KMnO4的H2SO4溶液，将Mn2+转化为MnO2沉淀，发生反应的离子方程式为3Mn2++ 2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+。答案为：3Mn2++ 2MnO4-+2H2O =5MnO2↓+ 4H+；

(5)“酸溶”得到溶液制备NiSO4·6H2O晶体，即从溶液中提取溶质，需进行蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥等常规操作，所以还需进行的操作工艺是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）并干燥。答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）并干燥。