Question

【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。一種以石油化工中的廢鎳催化劑（主要成分為NiCO3和SiO2，還含有少量Fe2O3、Cr2O3）為原料制備硫酸鎳的工業(yè)流程如下：

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

Ⅱ. 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+。

請回答下列問題：

（1）“酸溶”時應先將廢鎳催化劑粉碎，再與20%硫酸在100℃下反應2h，該操作的目的為____。

（2）“濾渣I”主要成分在工業(yè)上的用途為_______（只寫1種即可），NH4Cl的電子式為_______。

（3）“一次堿析”時，加入的NaOH溶液需過量，含鉻微粒發(fā)生反應的離子方程式為________。

（4）“氨解”的目的為_____________________。

（5）“氧化”時發(fā)生反應的離子方程式為___________________________。

（6）“二次堿浸”時，若使溶液中的Ni2+沉淀完全，則需維持c(OH-)不低于__________。(已知Ni(OH)2的Ksp=2×10-15， ≈1.4）。

（7）“系列操作”具體是指____________、過濾、洗滌、干燥。若所得NiSO4·7H2O晶體不純，應繼續(xù)進行的提純操作名稱為____________。

Answer 1

【答案】加快反應速率，提高鎳元素的浸出率 制玻璃（或制光導纖維） Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O 實現(xiàn)鎳元素和鐵元素的分離 3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓+4H2O 1.4×10-5mol·L-1 蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶 重結晶

【解析】

廢鎳催化劑（主要成分為NiCO3和SiO2，還含有少量Fe2O3、Cr2O3）經(jīng)酸溶得到硫酸鎳、硫酸鐵、硫酸鉻溶液，二氧化硅不溶于酸為濾渣I的主要成分，向濾液中加入NaOH溶液，得到氫氧化鎳沉淀，氫氧化鐵沉淀和偏鉻酸鈉溶液，偏鉻酸鈉為濾液I的主要成分，氫氧化鎳沉淀溶于NH4Cl—氨水的混合液得到[Ni(NH3)6]2+溶液，氫氧化鐵不溶，是濾渣Ⅱ的主要成分，向溶液中通入硫化氫，生成NiS沉淀，向沉淀中滴入稀硝酸得到硝酸鎳，向硝酸鎳中加入NaOH溶液得到氫氧化鎳沉淀，向沉淀中加入硫酸得到硫酸鎳，再經(jīng)過系列操作得到NiSO4·7H2O。

（1）“酸溶”時應先將廢鎳催化劑粉碎，再與20%硫酸在100℃下反應2h，粉碎是為了增大接觸面接，加快反應速率，提高鉻元素的浸出率；

（2）濾渣I的主要成分為二氧化硅，主要應用于制玻璃或制光導纖維等，NH4Cl的電子式為；

（3）根據(jù)題目可知，Cr(OH)3是兩性氫氧化物，性質(zhì)類似于氫氧化鋁，鉻離子與少量NaOH生成氫氧化鉻，繼續(xù)加入NaOH使其過量，生成偏鉻酸鈉，故離子方程式為Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O；

（4）廢鎳催化劑中鐵元素在“一次堿析”時轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵，由于氫氧化鐵不溶于氯化銨-氨水混合溶液，而氫氧化鎳溶于該溶液，則氨解的目的是實現(xiàn)Ni元素和Fe元素的分離；

（5）氧化時，是稀硝酸與NiS的反應，稀硝酸作氧化劑，NiS作還原劑，3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓+4H2O；

（6）氫氧化鎳中，，鎳離子完全沉淀時，2×10-15=10-5×，則；

（7）“系列操作”具體是指蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；若所得NiSO4·7H2O晶體不純，應繼續(xù)進行的提純操作名稱為重結晶。