Question

【題目】鎳、鈷及其化合物在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。從某含鎳廢渣(含主要成分為Ni、CoO、Co2O3 及少量雜質(zhì)Al2O3)提取碳酸鈷、硫酸鎳的工藝如下：

已知：25℃，Ksp[Co(OH)2]=4.0×10-15， lg2=0.3

(1)酸浸時需將含鎳廢渣粉碎，目的是_______，酸浸時通入SO2的作用是________。

(2)“除鋁”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是______________________，25℃，若“沉鈷”開始時c (Co2+) = 0.010 mo/L，則控制pH≤______時不會產(chǎn)生Co(OH)2沉淀。

(3)一定濃度的NiSO4溶液中加入適量的NaClO和NaOH混合液，可制得NiOOH沉淀，該反應(yīng)的化學方程式為________。NiOOH可用于制備堿性鎳氫電池，該電池工作原理： NiOOH+ MHNi(OH)2+M(M為儲氫合金)電池充電時陽極的電極反應(yīng)式是___________。

(4) NiSO4溶液可經(jīng)過操作A得到NiSO4·7H2O晶體，俗稱“翠礬”，操作A具體是指______________。煅燒該晶體時剩余固體質(zhì)量與溫度變化曲線如圖，已知該曲線中D處所得產(chǎn)物均為氧化物，寫出C到D的化學方程式______________。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高鎳的浸出率，提高產(chǎn)率 將Co3+還原為Co2+ Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ 7.8 2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+Na2SO4+H2O Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O 加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾 2NiSO4Ni2O3+SO2↑+SO3↑

【解析】

某含鎳廢渣(含主要成分為Ni、CoO、Co2O3 及少量雜質(zhì)Al2O3)加入硫酸酸浸，酸浸后的溶液中含有Ni2+、Co2+、Co3+、Al3+，通入SO2，將Co3+還原為Co2+，加入碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液pH，使Al3+全部轉(zhuǎn)化為沉淀，過濾，向濾液中加入萃取劑得到含Co2+水溶液和有機層，沉鈷中加入足量的碳酸氫鈉溶液，得到碳酸鈷；有機層處理后得NiSO4溶液。NiSO4溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、得NiSO4·7H2O晶體，煅燒該晶體的NixOy。

（1）酸浸時需將含鎳廢渣粉碎，目的是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高鎳的浸出率，提高產(chǎn)率；酸浸時通入SO2的作用是將溶液中的Co3+還原為Co2+；

（2）“除鋁”時，溶液中的Al3+與CO32-發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鋁和二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式是Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ ；若“沉鈷”開始時c (Co2+) = 0.010 mol/L，c (Co2+)×c2(OH-)= 0.010 mo/L×c2(OH-)≤4.0×10-15，c(OH-)≤2×10-6.5mo/L，c(H+)mo/L=2-1×10-7.5 mo/L，故pH≤7.8；

（3）一定濃度的NiSO4溶液中加入適量的NaClO和NaOH混合液，NaClO將Ni2+氧化，反應(yīng)的化學方程式為2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+Na2SO4+H2O；NiOOH可用于制備堿性鎳氫電池，該電池工作原理： NiOOH+ MHNi(OH)2+M(M為儲氫合金)，電池充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故陽極的電極反應(yīng)式是Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O；

（4）從NiSO4溶液得到NiSO4·7H2O晶體的具體操作依次為加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；

n(NiSO4·7H2O)==0.2mol，n(NiSO4·7H2O)=n(NiSO)=n(Ni)，煅燒NiSO4·7H2O晶體生成NiSO4的質(zhì)量為：0.2mol×155g/mol=31.0g，故C點為NiSO4，D點16.6g中n(O)==0.3mol，故n(Ni)：n(O)=0.2mol：0.3mol=2:3，D點生成Ni2O3，所以C到D的化學方程式2NiSO4Ni2O3+SO2↑+SO3↑。