Question

已知草酸镍晶体(NiC₂O₄·2H₂O)难溶于水，工业上从废镍催化剂(主要成分为Ni，含有一定量的Al₂O₃、FeO、SiO₂、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据：

金属离子	Fe^3^＋	Fe^2^＋	Al^3^＋	Ni^2^＋
开始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

②K_sp(CaF₂)＝1.46×10^-10；

③当某物质浓度小于1.0×10^-5 mol·L^-1时，视为完全沉淀。

请回答下列问题：

（1）在酸浸过程中会适当增大酸的浓度并不断快速搅拌，目的是______________。

（2）写出“沉镍”时发生反应的离子方程式：______________________________，当Ca^2＋沉淀完全时，溶液中 c(F^-)> ________mol·L^-1(写出计算式即可)。

（3）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的化学反应方程式：_______________________________。

（4）操作a的内容包括过滤，洗涤，干燥。请用简洁语言描述洗涤的方法是__________________________。

（5）“调pH”时pH的调控范围为______≤PH<6.8。

Answer

提高“酸浸”速率 Ni2++C2O42-+2H2O= 2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2(SO4)3+2H2O 过滤结束后，沿玻璃棒往漏斗中注水至淹没沉淀待水自然流下，重复操作2-3次 5.0

【解析】

废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等），用硫酸溶解，SiO2不与硫酸反应，过滤得到滤液中含有NiSO4、FeSO4、Al2(SO4)3、CaSO4及过量的硫酸；试剂a是一种绿色氧化剂，a是H2O2， H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，加入Ni(OH)2调节pH，使pH大于5.0小于6.8，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀、Al3+转化为Al)OH)3沉淀，过滤除去，滤液中含有NiSO4、CaSO4，向滤液中加入NH4F，除去Ca 2+，过滤，再向滤液中加入(NH4)2C2O4，得到草酸镍沉淀，再过滤、洗涤、干燥得草酸镍晶体，据此答题。

（1）根据影响化学反应速率的因素可知，适当增大酸的浓度并不断快速搅拌，可提高浸出率；

（2）向NiSO4溶液中加入(NH4)2C2O4，得到草酸镍沉淀，“沉镍”时反应的离子方程式为：Ni2++C2O42-+2H2O=，当Ca2＋沉淀完全时，Ca2＋的浓度小于1.0×10-5 mol·L-1，根据氟化钙的溶度积常数，溶液中 c(F-)> ；

（3）试剂a是一种绿色氧化剂，所以加入的a是H2O2，亚铁离子被氧化成铁离子，所以“氧化”时反应的化学反应方程式为2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2(SO4)3+2H2O；

（4）操作a的内容包括过滤，洗涤，干燥。洗涤沉淀的方法是过滤结束后，沿玻璃棒往漏斗中注水至淹没沉淀待水自然流下，重复操作2-3次；

（5）根据表中的数据可知，pH为5.0时，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH为6.8时Ni2+开始沉淀，所以pH的调控范围为5.0≤PH<6.8。