某油脂廠廢棄的油脂加*鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶*物質。採用如下工藝流程回...

問題詳情：

某油脂廠廢棄的油脂加*鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶*物質。採用如下工藝流程回收其中的鎳製備硫*鎳晶體(NiSO4·7H2O)：

溶液中金屬離子開始沉澱和完全沉澱的pH如下表所示：

回答下列問題：

(1)“鹼浸”中NaOH的兩個作用分別是______________。為回收金屬，用稀硫*將“濾液①”調為中*，生成沉澱。寫出該反應的離子方程式______________。

(2)“濾液②”中含有的金屬離子是______________。

(3)“轉化”中可替代H2O2的物質是______________。若工藝流程改為先“調pH”後“轉化”，即

“濾液③”中可能含有的雜質離子為______________。

(4)利用上述表格數據，計算Ni(OH)2的Ksp=______________(列出計算式)。如果“轉化”後的溶液中Ni2+濃度為1.0 mol·L−1，則“調pH”應控制的pH範圍是______________。

(5)硫*鎳在強鹼溶液中用NaClO氧化，可沉澱出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應的離子方程式______________。

(6)將分離出硫*鎳晶體後的母液收集、循環使用，其意義是______________。

【回答】

(1). 除去油脂、溶解鋁及其氧化物    (2). +H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O    (3). Ni2+、Fe2+、Fe3+    (4). O2或空氣    (5). Fe3+    (6).     (7). 3.2~6.2    (8). 2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O    (9). 提高鎳回收率

【解析】

【分析】

由工藝流程分析可得，向廢鎳催化劑中加入NaOH溶液進行鹼浸，可除去油脂，併發生反應2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑、2Al2O3+4NaOH=4NaAlO2+2H2O將Al及其氧化物溶解，得到的濾液①含有NaAlO2，濾餅①為Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶*雜質，加稀H2SO4*浸後得到含有Ni2+、Fe2+、Fe3+的濾液②，Fe2+經H2O2氧化為Fe3+後，加入NaOH調節pH使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉澱除去，再控制pH濃縮結晶得到硫*鎳的晶體，據此分析解答問題。

【詳解】(1)根據分析可知，向廢鎳催化劑中加入NaOH溶液進行鹼浸，可除去油脂，並將Al及其氧化物溶解，濾液①中含有NaAlO2(或Na[Al(OH)4])，加入稀硫*可發生反應+H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O，故*為：除去油脂、溶解鋁及其氧化物；+H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O；

(2)加入稀硫**浸，Ni、Fe及其氧化物溶解，所以“濾液②”中含有的金屬離子是Ni2+、Fe2+、Fe3+，故*為：Ni2+、Fe2+、Fe3+；

(3)“轉化”在H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，可用O2或空氣替代；若將工藝流程改為先“調pH”後“轉化”，會使調pH過濾後的溶液中含有Fe2+，則濾液③中可能含有轉化生成的Fe3+，故*為：O2或空氣；Fe3+；

(4)由上述表格可知，Ni2+完全沉澱時的pH=8.7，此時c(Ni2+)=1.0×10-5mol·L-1，c(H+)=1.0×10-8.7mol·L-1，則c(OH-)=，則Ni(OH)2的；或者當Ni2+開始沉澱時pH=7.2，此時c(Ni2+)=0.01mol·L-1，c(H+)=1.0×10-7.2mol·L-1，則c(OH-)=，則Ni(OH)2的；如果“轉化”後的溶液中Ni2+濃度為1.0mol·L-1，為避免鎳離子沉澱，此時，則，即pH=6.2；Fe3+完全沉澱的pH為3.2，因此“調節pH”應控制的pH範圍是3.2~6.2，故*為：；3.2~6.2；

(5)由題幹信息，硫*鎳在強鹼中被NaClO氧化得到NiOOH沉澱，即反應中Ni2+被氧化為NiOOH沉澱，ClOˉ被還原為Clˉ，則根據氧化還原得失電子守恆可得離子方程式為2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O，故*為：2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O；

(6)分離出硫*鎳晶體後的母液中還含有Ni2+，可將其收集、循環使用，從而提高鎳的回收率，故*為：提高鎳的回收率。

【點睛】本題主要考查金屬及其化合物的*質、沉澱溶解平衡常數Ksp的計算、氧化還原離子反應方程式的書寫等知識點，需要學生具有很好的綜合遷移能力，解答關鍵在於正確分析出工藝流程原理，難點在於Ksp的計算及“調pH”時pH的範圍確定。

知識點：高考試題

題型：實驗,探究題