Question

【題目】某含鎳(Ni)廢催化劑中主要含有Ni，還含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、堿的雜質(zhì)。部分金屬氫氧化物Ksp近似值如下表所示：

化學式	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3	Ni(OH)2
Ksp近似值	10-17	10-39	10-34	10-15

現(xiàn)用含鎳廢催化劑制備NiSO4·7H2O晶體，其流程圖如下：

回答下列問題：

（1）“堿浸”時發(fā)生反應的離子方程式為2A1+2OH-+2H2O=2AlO2—+3H2↑，_________。

（2）“酸浸”所使用的酸為_____________。

（3）“凈化除雜”需加入H2O2溶液，其作用是__________________________。然后調(diào)節(jié)pH使溶液中鐵元素恰好完全沉淀，此時的pH為____________（保留1位小數(shù)）。

（4）“操作A”為_____、過濾、洗滌、干燥，即得產(chǎn)品。

（5）NiSO4在NaOH溶液中可被NaClO氧化為NiOOH，該反應的化學方程式為_______。

（6）NiOOH可作為鎳氫電池的電極材料，該電池的工作原理如下圖所示，其充電時，正極的電極反應式為____________。

Answer 1

【答案】Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 稀硫酸(或硫酸、H2SO4) 將Fe2+氧化為Fe3+ 2.7 冷卻結(jié)晶 2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+H2O+2Na2SO4 Ni(OH)2+OH--e-=-NiOOH+H2O

【解析】

某含鎳（Ni）廢催化劑中主要含有Ni，還含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、堿的雜質(zhì)，工藝流程的目的是用含鎳廢催化劑制備NiSO4·7H2O晶體，分析工藝流程，將含Ni廢催化劑堿浸，Al和Al2O3溶于堿生成AlO2－，進行過濾操作，則Fe、Ni及其他不溶于堿的雜質(zhì)被過濾出，進行酸浸，則Fe和Ni溶于酸形成Fe2＋和Ni2＋，進行過濾操作，則不溶于酸的雜質(zhì)被過濾出，濾液中主要含有Fe2＋和Ni2＋，凈化除雜主要除去Fe元素得到Ni元素的溶液，經(jīng)過后續(xù)處理得到NiSO4·7H2O晶體。

（1）“堿浸”時Al和Al2O3溶于堿生成AlO2-，“堿浸”時發(fā)生反應的離子方程式為2A1+2OH-+2H2O=2AlO2—+3H2↑，Al2O3+2OH－═2AlO2-+H2O。

（2）工藝流程最終目的是制備NiSO4·7H2O晶體，所以酸浸時所用的酸應為H2SO4。

（3）“凈化除雜”需加入H2O2溶液，其作用是氧化Fe2＋為Fe3＋，Fe3＋更易形成Fe（OH）3從而達到去除Fe元素的目的；然后調(diào)節(jié)pH使溶液中鐵元素恰好完全沉淀，溶液中c（Fe3＋）濃度低于10-5mol·L－1可認為Fe3＋幾乎完全被除去，此時溶液中c（OH－）==10-11.3mol·L－1，則pH=14-pOH=14+lgc（OH－）=2.7；

（4）溶液中存在NiSO4，經(jīng)過加熱濃縮及“操作A”為冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，即得產(chǎn)品。

（5）NiSO4在NaOH溶液中可被NaClO氧化為NiOOH，ClO－被還原為Cl－，該反應的化學方程式為2NiSO4+NaClO+4NaOH=2NiOOH↓+NaCl+H2O+2Na2SO4。

（6）NiOOH可作為鎳氫電池的電極材料，充電時陽極發(fā)生氧化反應，所以電極反應為：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O。