Question

【題目】從鎳鉬礦渣(主要含有MoO3、NiO、MgO和Fe2O3)中提取元素，其主要工業(yè)流程如圖：

已知：①MoO3難溶于水，可溶于強(qiáng)堿溶液。

②Fe2O3、MgO不溶于NH4Cl—氨水混合液，NiO可溶于NH4Cl—氨水混合液生成[Ni(NH3)6]2+。

③已知部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH見(jiàn)下表：

	pH(開(kāi)始沉淀)	pH(完全沉淀)
Fe3+	1.52	3.18
Mg2+	8.10	9.43

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)“堿浸”時(shí)應(yīng)先將鎳鉬礦渣粉碎，再與NaOH在80℃下反應(yīng)2小時(shí)，該操作的目的為___。

(2)“堿浸”時(shí)，MoO3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___。

(3)“氨溶解”的目的為___，“氨溶解”過(guò)程中反應(yīng)條件的選擇性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示，“氨溶解”過(guò)程中需要控制溫度在50~70℃之間，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的產(chǎn)量降低，請(qǐng)解釋原因___。

(4)簡(jiǎn)述利用“濾渣I”制備純凈的鐵紅的方法：___。

(5)“一次沉鎳”時(shí)加入H2S的目的是將鎳元素轉(zhuǎn)化為NiS沉淀，對(duì)應(yīng)的離子方程式為___。

(6)“氧化”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為___。

(7)“二次沉鎳”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___。

(8)已知：某溫度時(shí)，Ksp(NiC2O4)=4.0×10-10，Ksp(NiCO3)=1.60×10-8。此溫度下，將碳酸鎳固體投入到1L一定濃度的Na2C2O4溶液中，若要一次性恰好將1molNiCO3完全轉(zhuǎn)化成NiC2O4，則所需Na2C2O4溶液的濃度c(Na2C2O4)=___(忽略溶液體積的變化)。

Answer 1

【答案】加快反應(yīng)速率，提高鎳元素的浸出率 MoO3+2OH-=MoO42-+H2O 實(shí)現(xiàn)鎳元素和鐵、鎂元素的分離 濃度過(guò)低NiO的浸出速率比較低，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致氨的揮發(fā)，氯化按分解，氨水的利用率低 用稀硫酸溶解濾渣I，然后向反應(yīng)后的溶液中加入堿凋節(jié)pH到3.18~8.10之間，過(guò)濾、洗滌、干燥后，經(jīng)煅燒可制得鐵紅 [Ni(NH3)6]2++5H2S=NiS↓+6NH4++4HS- 2：3 Ni2++2HCO3-=NiCO3↓+H2O+CO2↑ 1.025molL-1

【解析】

鎳鉬礦渣(主要含有MoO3、NiO、MgO和Fe2O3)先加入足量的NaOH溶液，MoO3可溶于強(qiáng)堿，溶解得到Na2MoO4；濾渣主要含NiO、MgO和Fe2O3，再加入NH4Cl-氨水混合液，NiO溶解得到[Ni(NH3)6]2+，再過(guò)濾，濾渣I主要有MgO和Fe2O3；濾液中通入足量的硫化氫，和[Ni(NH3)6]2+反應(yīng)得到NiS沉淀，過(guò)濾向沉淀中加入稀硝酸，S元素被氧化得到硫單質(zhì)，之后向?yàn)V液中加入碳酸氫鈉得到碳酸鎳沉淀。

(1)將鎳鉬礦渣粉碎，固體表面積增大，目的是加快反應(yīng)速率，提高鎳元素的浸出率；

(2)根據(jù)題目所給信息可知MoO3可溶于強(qiáng)堿，溶解得到Na2MoO4，根據(jù)電荷守恒可得離子方程式為MoO3+2OH-=MoO42-+H2O；

(3)MgO和Fe2O3不溶于NH4Cl-氨水混合液，NiO溶于NH4Cl-氨水混合液生成[Ni(NH3)6]2+，所以“氨溶解”的目的是實(shí)現(xiàn)鎳元素和鐵、鎂元素的分離；利用NH4Cl-氨水混合液“氨溶解”時(shí)，濃度過(guò)低NiO的浸出速率比較低，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致氨的揮發(fā)，氯化銨分解，氨水的利用率低；

(4)根據(jù)分析可知濾渣I的主要成分為MgO和Fe2O3，需要制備Fe2O3，根據(jù)題目所給信息可知pH為3.18時(shí)Fe3+完全沉淀，而pH為8.10時(shí)Mg2+開(kāi)始沉淀，所以可以通過(guò)調(diào)節(jié)鎂離子和鐵離子混合液的pH值實(shí)現(xiàn)二者的分離，具體操作為：用稀硫酸溶解濾渣I，然后向反應(yīng)后的溶液中加入堿調(diào)節(jié)pH到3.18~8.10之間，過(guò)濾、洗滌、干燥后，經(jīng)煅燒可制得鐵紅；

(5)“一次沉鎳”時(shí)加入H2S的目的是將鎳元素轉(zhuǎn)化為NiS沉淀，H2S過(guò)量，所以最終產(chǎn)物中有HS-，根據(jù)元素守恒和電荷守恒可得離子方程式為[Ni(NH3)6]2++5H2S=NiS↓+6NH4++4HS-；

(6)氧化時(shí)稀硝酸被還原成NO，化合價(jià)降低3價(jià)，NiS被氧化成S，化合價(jià)升高2價(jià)，根據(jù)電子守恒可知氧化劑：還原劑=2:3；

(7)加入碳酸氫鈉，得到碳酸鎳沉淀，說(shuō)明碳酸氫根電離出的碳酸根和鎳離子生成沉淀，促進(jìn)碳酸氫根的電離，產(chǎn)生大量氫離子，氫離子和碳酸氫根結(jié)合又生成二氧化碳，據(jù)此可知離子方程式為Ni2++2HCO3-=NiCO3↓+H2O+CO2↑；

(8)NiCO3轉(zhuǎn)化成NiC2O4的離子方程式為NiCO3(s)+C2O42-NiC2O4(s)+CO32-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==40，處理后的溶液中碳酸根的濃度為1mol/L，則溶液中草酸根的濃度為0.025mol/L，沉淀NiC2O4中含有1mol草酸根，所以加入的草酸鈉溶液的濃度c(Na2C2O4)=1.025mol/L。