Question

镍（Ni）有良好的耐高温、耐腐蚀、防锈功能，在电池、催化剂方面有广泛的应用。以硫化镍矿（主要成分为NiS，另含少量CuS，FeS等杂质）为原料制取纯镍的工艺流程如下：

已知物质的还原性：Fe＞Ni＞H₂＞Cu。

回答下列问题：

（1）在“熔炼”过程中，二价铁的化合价没有发生改变，则杂质FeS与O₂反应的化学方程式为___________________。

（2）高镍矿破碎、细磨的作用是___________________。

（3）在焰色反应实验中，可以用光洁无锈的镍丝代替铂丝蘸取化学试剂灼烧，原因是___________________。

（4）“除铁”过程中，反应的化学反应方程式为___________________。

（5）“电解”制粗镍过程中，阳极发生的主要电极反应为___________________。

（6）“电解精炼”过程中，需调节溶液的pH为2～5，原因是___________________。阳极泥的成分为___________________（写名称）。

Answer

2FeS+3O22FeO+2SO2 增大接触面积，提高浮选率 镍在焰色反应中，火焰呈无色，不影响其他金属元素的焰色 SiO2+2FeOFe2SiO4 NiS-2e-=Ni2++S pH<2时，溶液中c(H+)较大，H+易在阴极放电；pH>5时，Ni2+易形成Ni(OH)2沉淀 铜

【解析】

已知物质的还原性：Fe＞Ni＞H2＞Cu，根据工艺流程分析可知，硫化镍矿在“熔炼”过程中，通入氧气后发生氧化还原反应，生成可用于制取硫酸的SO2，并得到低镍矿，向低镍矿中加入石英发生反应SiO2+2FeOFe2SiO4，得到高镍矿，再经破碎、细磨后得到镍矿粉进行浮选，进而得到含有少量CuS的NiS，接着在NiSO4作电解质溶液的条件下进行电解，NiS和CuS在阳极失去电子得到S单质和Cu2+、Ni2+，Cu2+、Ni2+再在阴极得到电子得到含有少量Cu的粗镍，最后再在NiSO4溶液中，调节pH至2~5，电解精炼得到纯镍，据此分析解答。

(1)在“熔炼”过程中，二价铁的化合价没有发生改变，高温条件下，杂质FeS与O2反应生成FeO和SO2，反应的化学方程式为2FeS+3O22FeO+2SO2，故答案为：2FeS+3O22FeO+2SO2；

(2)为了提高浮选率，得到较高纯度NiS，可将高镍矿破碎、细磨，增大其接触面积，故答案为：增大接触面积，提高浮选率；

(3)因为镍在焰色反应中，火焰呈无色，不会影响其他金属元素的焰色，所以在焰色反应实验中，可以用光洁无锈的镍丝代替铂丝蘸取化学试剂进行灼烧，故答案为：镍在焰色反应中，火焰呈无色，不影响其他金属元素的焰色；

(4)根据上述分析可知，“除铁”过程中，向低镍矿中加入石英发生反应SiO2+2FeOFe2SiO4，故答案为：SiO2+2FeOFe2SiO4；

(5)“电解”制粗镍过程中，主要是NiS在阳极失去电子得到S单质和Ni2+，发生的主要反应为NiS-2e-=Ni2++S，故答案为：NiS-2e-=Ni2++S；

(6)已知物质的还原性：Fe＞Ni＞H2＞Cu，则氧化性：Cu2+>H+>Ni2+，若当pH<2时，溶液中c(H+)较大，H+易在阴极放电，不易得到Ni单质，pH>5时，Ni2+易形成Ni(OH)2沉淀，“电解精炼”过程中，得到的阳极泥的主要成分为Cu单质，故答案为：pH<2时，溶液中c(H+)较大，H+易在阴极放电；pH>5时，Ni2+易形成Ni(OH)2沉淀；铜。