某油脂厂废弃的油脂加*镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶*物质。采用如下工艺流程回...

问题详情：

某油脂厂废弃的油脂加*镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶*物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫*镍晶体(NiSO4·7H2O)：

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

回答下列问题：

(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________。为回收金属，用稀硫*将“滤液①”调为中*，生成沉淀。写出该反应的离子方程式______________。

(2)“滤液②”中含有的金属离子是______________。

(3)“转化”中可替代H2O2的物质是______________。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即

“滤液③”中可能含有的杂质离子为______________。

(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp=______________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 mol·L−1，则“调pH”应控制的pH范围是______________。

(5)硫*镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式______________。

(6)将分离出硫*镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是______________。

【回答】

(1). 除去油脂、溶解铝及其氧化物    (2). +H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O    (3). Ni2+、Fe2+、Fe3+    (4). O2或空气    (5). Fe3+    (6).     (7). 3.2~6.2    (8). 2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O    (9). 提高镍回收率

【解析】

【分析】

由工艺流程分析可得，向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，并发生反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑、2Al2O3+4NaOH=4NaAlO2+2H2O将Al及其氧化物溶解，得到的滤液①含有NaAlO2，滤饼①为Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶*杂质，加稀H2SO4*浸后得到含有Ni2+、Fe2+、Fe3+的滤液②，Fe2+经H2O2氧化为Fe3+后，加入NaOH调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去，再控制pH浓缩结晶得到硫*镍的晶体，据此分析解答问题。

【详解】(1)根据分析可知，向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，并将Al及其氧化物溶解，滤液①中含有NaAlO2(或Na[Al(OH)4])，加入稀硫*可发生反应+H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O，故*为：除去油脂、溶解铝及其氧化物；+H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O；

(2)加入稀硫**浸，Ni、Fe及其氧化物溶解，所以“滤液②”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、Fe3+，故*为：Ni2+、Fe2+、Fe3+；

(3)“转化”在H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，可用O2或空气替代；若将工艺流程改为先“调pH”后“转化”，会使调pH过滤后的溶液中含有Fe2+，则滤液③中可能含有转化生成的Fe3+，故*为：O2或空气；Fe3+；

(4)由上述表格可知，Ni2+完全沉淀时的pH=8.7，此时c(Ni2+)=1.0×10-5mol·L-1，c(H+)=1.0×10-8.7mol·L-1，则c(OH-)=，则Ni(OH)2的；或者当Ni2+开始沉淀时pH=7.2，此时c(Ni2+)=0.01mol·L-1，c(H+)=1.0×10-7.2mol·L-1，则c(OH-)=，则Ni(OH)2的；如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0mol·L-1，为避免镍离子沉淀，此时，则，即pH=6.2；Fe3+完全沉淀的pH为3.2，因此“调节pH”应控制的pH范围是3.2~6.2，故*为：；3.2~6.2；

(5)由题干信息，硫*镍在强碱中被NaClO氧化得到NiOOH沉淀，即反应中Ni2+被氧化为NiOOH沉淀，ClOˉ被还原为Clˉ，则根据氧化还原得失电子守恒可得离子方程式为2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O，故*为：2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O；

(6)分离出硫*镍晶体后的母液中还含有Ni2+，可将其收集、循环使用，从而提高镍的回收率，故*为：提高镍的回收率。

【点睛】本题主要考查金属及其化合物的*质、沉淀溶解平衡常数Ksp的计算、氧化还原离子反应方程式的书写等知识点，需要学生具有很好的综合迁移能力，解答关键在于正确分析出工艺流程原理，难点在于Ksp的计算及“调pH”时pH的范围确定。

知识点：高考试题

题型：实验,探究题