Question

硫酸镍是电镀镍和化学镀镍时使用的主要镍盐。以废镍催化剂（主要成分为NiCO₃和SiO₂，还含有少量Fe₂O₃、Cr₂O₃）为原料制备硫酸镍晶体的流程如图所示：

已知：Ni³⁺的氧化性比稀HNO₃强。

回答下列问题：

(1)已知：Cr³⁺+4OH^-= CrO₂^-+2H₂O。“一次碱析”时，需加入过量的NaOH溶液的目的是______________________。

(2)“氨解”的目的为_______________________。

(3)“净化”“过滤”后得到含有两种元素的不溶性化合物，该化合物的化学式为________，写出“氧化”中发生反应的离子方程式：____________________________________。

(4)从NiSO₄溶液中得到硫酸镍晶体需经过“系列操作”为__________，__________，过滤，洗涤，干燥（填操作名称）。

(5)1844年，科学家发现金属镍可以用NaH₂PO₂将水溶液中的Ni²⁺还原出来，NaH₂PO₂将转化为H₃PO₃，这一原理现用于化学镀镍。写出化学镀镍原理的离子方程式___________。

(6)为测定硫酸镍晶体（NiSO₄·n H₂O）的组成，进行如下实验：称取2.63g样品，配成250.00mL溶液，准确量取配制的溶液25.00mL，用0.0400mol/L EDTA(Na₂H₂Y)标准溶液滴定Ni²⁺（离子方程式为Ni²⁺+H₂Y^2-=NiY^2-+2H⁺），消耗EDTA标准溶液25.00mL。则硫酸镍晶体的化学式为_____________________________。

Answer

除去Cr元素 实现镍元素与铁元素的分离 NiS 3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓4H2O 蒸发浓缩 冷却结晶 Ni2++H2PO2-+H2O=H3PO3+H++Ni NiSO4﹒6H2O

【解析】

废镍催化剂的主要成分为NiCO3和SiO2，还含有少量Fe2O3、Cr2O3，酸溶时NiCO3、Fe2O3、Cr2O3与硫酸反应生成NiSO4、Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3，SiO2不反应；过滤后滤液中加入NaOH进行一次碱析，根据“Cr3++4OH-= CrO2-+2H2O”，NiSO4、Fe2(SO4)3转化成Ni（OH）2、Fe（OH）3沉淀，Cr元素转化成CrO2-进入滤液I中；氨解过程中Ni（OH）2转化成[Ni(NH3)6]2+；加入H2S净化时[Ni(NH3)6]2+转化为NiS沉淀，NiS中加入稀硝酸，由于Ni3+的氧化性比稀HNO3强，故稀硝酸将NiS转化成Ni(NO3)2和S；二次碱析时Ni(NO3)2与NaOH反应生成Ni（OH）2沉淀，Ni（OH）2与硫酸反应生成NiSO4，硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得硫酸镍晶体；据此分析作答。

（1）根据“Cr3++4OH-= CrO2-+2H2O”，“一次碱析”时加入过量的NaOH溶液，将Cr3+和氢氧根反应生成了CrO2-，除去了Cr元素，故本题答案：除去Cr元素。

（2）氨解过程中加入NH4Cl—氨水混合液，Ni（OH）2转化成[Ni(NH3)6]2+，而不溶解Fe（OH）3，从而实现镍元素和铁元素的分离，本题答案为：实现镍元素和铁元素的分离。

（3）“净化”过程中通入H2S，生成NiS沉淀；“氧化”过程中，因为Ni3+的氧化性比稀HNO3强，稀HNO3被还原为NO，NiS被氧化为S，反应的离子方程式为3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓4H2O，故本题答案为：NiS；3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓4H2O。

（4）从NiSO4溶液中得到硫酸镍晶体需经过“系列操作”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故本题答案为：蒸发浓缩；冷却结晶。

（5）用NaH2PO2将水溶液中的Ni2+还原出来，NaH2PO2将转化为H3PO3，Ni元素的化合价由+2价降为0价，P元素的化合价由+1价升至+3价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，则离子方程式为：Ni2++H2PO2-+H2O=H3PO3+H++Ni，故本题答案为：Ni2++H2PO2-+H2O=H3PO3+H++Ni。

（6）根据方程式Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+可知，原样品中含NiSO4的物质的量为：0.0400mol/L×0.025L×10=0.01mol，该物质的的摩尔质量为=263g/mol，结晶水的系数n为=6，则化学式为：NiSO4﹒6H2O，本题答案为：NiSO4﹒6H2O。