【題目】硫酸鎳是一種重要的化工中間體,是鎳行業(yè)研究的熱點(diǎn)。一種以石油化工中廢鎳催化劑(主要成分為NiCO3SiO2,含少量Fe2O3Cr2O3)為原料制備硫酸鎳的工業(yè)流程如圖:

已知:①NiS、Ni(OH)2、Cr(OH)3均難溶于水,Cr(OH)3是兩性氫氧化物。

Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液,Ni(OH)2溶于NH4Cl-氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)“酸溶時(shí)為了提高浸取率,可采取的措施有________(任寫出一條)。

(2)“濾渣I”的主要成分是_________。

(3)“一次堿析時(shí),加入的NaOH溶液需過(guò)量,則含鉻微粒發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________。

(4)“氨解的目的為___,凈化時(shí)加入的H2S的目的是將鎳元素轉(zhuǎn)化為____沉淀。

(5)“氧化時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程為________。

(6)“二次堿析時(shí),若使溶液中的Ni2+沉淀完全(離子濃度≤10-5mol·L-1時(shí),離子沉淀完全),則需維持c(OH-)不低于_______(已知Ni(OH)2Ksp=2×10-15,≈1.4)

(7)Fe、Ni為電極制取Na2FeO4的原理如圖所示。通電后,在鐵電極附近生成紫紅色的FeO42-。電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為________,離子交換膜(b)__________(陽(yáng)”)離子交換膜。

【答案】升高溫度、將廢鎳催化劑粉碎、攪拌等 SiO2 Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O 除去Fe3+ NiS 3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓+4H2O 1.4×10-5mol/L Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O

【解析】

廢鎳催化劑(主要成分為NiCO3SiO2,含少量Fe2O3、Cr2O3)為原料制備硫酸鎳,加入20%的硫酸酸溶,NiCO3、Fe2O3Cr2O3反應(yīng)進(jìn)入溶液中,SiO2不能反應(yīng),過(guò)濾,濾渣Ⅰ為SiO2,濾液加入NaOH溶液進(jìn)行一次堿析,濾液Ⅰ含有CrO2-,沉淀加入氯化銨、氨水緩沖液,由信息②可知濾渣Ⅱ?yàn)?/span>Fe(OH)3,過(guò)濾得到的濾液含有[Ni(NH3)6]2+,凈化時(shí)通入的H2S,可以將鎳元素轉(zhuǎn)化為NiS沉淀,加入硝酸氧化,可生成SNi2+,加入氫氧化鈉生成Ni(OH)2,過(guò)濾后加入硫酸可得到硫酸鎳,經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸鎳晶體,以此解答該題。

(1)“酸溶時(shí)為了提高浸取率,可以先將廢鎳催化劑粉碎,以增大固體表面積,或進(jìn)行攪拌,并在加熱條件下使廢鎳催化劑與20%硫酸充分反應(yīng)等;

(2)“濾渣Ⅰ主要成分為二氧化硅;

(3)Cr(OH)3難溶于水,Cr(OH)3是兩性氫氧化物,可以與過(guò)量的NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生CrO2-,則含鉻微粒發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O

(4)加入氯化銨和氨水的緩沖液,可生成Fe(OH)3沉淀,同時(shí)生成[Ni(NH3)6]2+,達(dá)到除去Fe3+的目的;凈化時(shí)通入的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[Ni[Ni(NH3)6]2++H2S=NiS↓+2NH4++4NH3

(5)“氧化時(shí)HNO3NiS氧化為S單質(zhì),HNO3被還原為NO,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓+4H2O,從而可除去硫,生成鎳離子;

(6)離子濃度≤1×10-5mol/L時(shí),離子沉淀完全,已知Ni(OH)2Ksp=2×10-15,則c(OH-)=mol/L=1.4×10-5mol/L

(7)電解池中陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),依據(jù)題意可知鐵在陽(yáng)極失去電子,堿性環(huán)境下生成高鐵酸根離子FeO42-,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為:Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O,離子交換膜(b)為陰離子交換膜,可使氫氧根離子進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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t/min

2

4.5

5

6

X的轉(zhuǎn)化率

30%

40%

70%

70%

A.隨著反應(yīng)的進(jìn)行,混合氣體的密度不斷增大

B.其他條件不變,將X的物質(zhì)的量改為10mol,則可得到4molZ

C.6min時(shí),容器中剩余1.4molY

D.反應(yīng)在5.5min時(shí),

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A.過(guò)濾、蒸發(fā)、蒸餾、萃取(或分液或萃取分液)

B.過(guò)濾、蒸餾、蒸發(fā)、萃取

C.蒸發(fā)、蒸餾、過(guò)濾、萃取

D.萃取、蒸餾、蒸發(fā)、過(guò)濾

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1)鋰元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。寫出鋰的原子結(jié)構(gòu)示意圖:______

2)根據(jù)元素周期律推斷:

①鋰與水反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______。

②在堿金屬元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物中, LiOH的堿性最_______(填強(qiáng))。

3)已知:M(g) → M+(g)+e- HM代表堿金屬元素)

元素

Li

Na

K

Rb

Cs

HkJ/mol

+520

+496

+419

+403

+376

①根據(jù)以上數(shù)據(jù),元素的金屬性與H的關(guān)系是_________。

②從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋①中結(jié)論:__________

4)海水中有豐富的鋰資源,我國(guó)科學(xué)家研發(fā)出利用太陽(yáng)能從海水中提取金屬鋰的技術(shù),提取原理如下圖所示:

①金屬鋰在電極______(填“A”“B”)上生成。

②陽(yáng)極產(chǎn)生兩種氣體單質(zhì),電極反應(yīng)式是___________。

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C. 反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量

D. 該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

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A.X的化學(xué)式為C8H8

B.有機(jī)物YX的同分異構(gòu)體,且屬于芳香烴,則Y的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

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1)正四面體烷的分子式為____________,其二氯取代產(chǎn)物有____________種。

2)關(guān)于乙烯基乙炔分子的說(shuō)法錯(cuò)誤的是____________。

a.能使KMnO4酸性溶液褪色

b.1 mol乙烯基乙炔能與3 mol Br2發(fā)生加成反應(yīng)

c.乙烯基乙炔分子內(nèi)含有兩種官能團(tuán)

d.等質(zhì)量的乙炔與乙烯基乙炔完全燃燒時(shí)的耗氧量不相同

3)寫出與環(huán)辛四烯互為同分異構(gòu)體且屬于芳香烴的分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:____________

4)寫出與苯互為同系物且一氯代物只有兩種的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(舉兩例):________________________、______________________。

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待測(cè)氣體

部分電極反應(yīng)產(chǎn)物

NO2

NO

Cl2

HCl

CO

CO2

H2S

H2SO4

則下列說(shuō)法中正確的是

A. 上述氣體檢測(cè)時(shí),敏感電極均作電池負(fù)極

B. 檢測(cè)Cl2氣體時(shí),敏感電極的電極反應(yīng)式為Cl22e===2Cl

C. 檢測(cè)H2S氣體時(shí),對(duì)電極充入空氣,對(duì)電極上的電極反應(yīng)式為O22H2O4e===4OH

D. 檢測(cè)Cl2CO體積分?jǐn)?shù)相同的兩份空氣樣本時(shí),傳感器上電流大小、方向相同

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