Question

某化工厂“用含NiO的废料(杂质为Fe₂O₃、 CaO、 CuO等)制备羟基氧化镍(2NiOOH·H₂O)的工艺流程如图：

已知：相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如图：

请回答下列问题：

(1)①滤渣1的主要成分是_____________。

②如图是酸浸时镍的浸出率与温度的关系，则酸浸时合适的浸出温度是____________℃，若酸浸时将温度控制在80℃左右，则滤渣1中会含有一定量的Ni(OH)₂，其原因可能是_____________。

(2)操作A中生成S的反应的离子方程式为：________________。

(3)试剂Y用于调节溶液的pH，则调控pH的范围是________________。

(4)写出沉钙后氧化过程中反应的离子方程式______________________。

(5)沉钙时，当溶液中c(F^-)=3.0×10^-2 mol/L时，通过计算确定溶液中Ca²⁺是否沉淀完全______[常温时，Ksp(CaF₂)=2.7×10^-11]。

Answer

CaSO4 70 随着温度的升高，Ni2+水解程度增大，从而形成一定量的Ni(OH)2沉淀 H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+ 3.2≤pH<7.1 ClO- +2Ni2++4OH-=2NiOOH·H2O↓+C1- c(Ca2+)=mol/L=3.0×10-8 mol/L<1.0×10-5 mol/L，Ca2+已沉淀完全

【解析】

含NiO的废料(杂质为Fe2O3、 CaO、 CuO等)用H2SO4酸浸后，金属氧化物转化为Ni2+、Fe3+、Cu2+进入溶液，大部分的CaO转化为CaSO4沉淀，即为滤渣1，少量的Ca2+残留在溶液中。加H2S，可将Fe3+还原为Fe2+，也可以将Cu2+转化为CuS沉淀，此时溶液中的金属离子还有Ni2+、Fe2+和少量的Ca2+。加氧化剂X将Fe2+还原为Fe3+，再加试剂Y调pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，再加NaF将Ca2+沉淀，金属离子只剩Ni2+，最后加NaOH、NaClO，制得羟基氧化镍(2NiOOH·H2O)。

（1）①由分析可知，滤渣1的主要成分是CaSO4；

②由图可知当温度在70°左右时镍的浸出率较高，故酸浸时适宜的温度为70°C；Ni2+能水解，生成Ni(OH)2，升温能促进水解，所以80℃左右滤渣1中会含有一定量的Ni(OH)2，；

（2）由分析可知，操作A是H2S与Fe3+的反应，方程式为H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+；

（3）调pH需使Fe3+完全沉淀，但不能使Ni2+沉淀，由表格可知，3.2≤pH<7.1；

（4）该反应中Ni2+被氧化为2NiOOH·H2O，ClO-被还原为Cl-，相应的离子方程式为ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH·H2O↓+C1-；

（5）一般认为溶液中离子的浓度小于1.0×10-5mol/L，该离子沉淀完全。Ksp(CaF2)==2.7×10-11，所以c(Ca2+)==mol/L=3.0×10-8mol/L<1.0×10-5mol/L，Ca2+已沉淀完全。