Question

【題目】已知草酸鎳晶體（NiC2O42H2O）難溶于水，工業(yè)上從廢鎳催化劑（主要成分是Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等）制備草酸鎳晶體的流程如圖所示：

已知：①相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如表：

金屬離子	Fe3+	Fe2+	Al3+	Ni2+
開始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

②Ksp(CaF2)=1.46×10-10

③當(dāng)某物質(zhì)濃度小于1.0×10-5mol·L-1時(shí)，視為完全沉淀．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）請(qǐng)寫出一種能提高“酸浸”速率的措施：______________________________________。

（2）試劑a是一種綠色氧化劑，寫出氧化時(shí)反應(yīng)的離子方程式：__________________________________。

（3）調(diào)節(jié)pH的范圍為________，試用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)解釋濾渣Ⅱ的生成：_____________。

（4）寫出沉鎳時(shí)反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________。證明Ni2+已經(jīng)沉淀完全的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象是_____________________________________。當(dāng)Ca2+沉淀完全時(shí)，溶液中c（F-）>________mol·L-1。

（5）操作a的內(nèi)容是_____________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 把廢鎳催化劑粉碎（或適當(dāng)加熱，適當(dāng)增大酸的濃度或提高攪拌速率） 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 5.0≤pH<6.8 加入Ni(OH)2消耗溶液中的H+，促使Fe3+、Al3+的水解平衡右移，使鐵離子，鋁離子轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的沉淀 Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4·2H2O↓ 取適量上層清液放入試管中，繼續(xù)滴加(NH4)2C2O4溶液，無(wú)沉淀生成 過(guò)濾、洗滌，干燥

【解析】（1）提高酸浸的速率，其實(shí)就類似于如何加速溶解，所以方法為：粉碎、攪拌、加熱等。

（2）綠色氧化劑是指H2O2，在酸性條件下將亞鐵離子氧化為鐵離子，方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。

（3）調(diào)節(jié)pH的目的是使鐵離子和鋁離子完全轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的氫氧化物沉淀，再過(guò)濾除去雜質(zhì)，同時(shí)要保證溶液中的鎳離子不沉淀，所以應(yīng)調(diào)節(jié)5.0≤pH<6.8。加入氫氧化鎳會(huì)與溶液中的氫離子反應(yīng)，使體系的pH升高，從而使鐵離子和鋁離子的水解平衡正向移動(dòng)，將其轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀進(jìn)行分離。

（4）加入草酸銨得到草酸鎳晶體沉淀，所以方程式為：Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4·2H2O↓。證明鎳離子沉淀完全，就是證明在溶液中已經(jīng)不存在鎳離子，所以方法為：取適量上層清液于試管中，繼續(xù)滴加(NH4)2C2O4溶液，無(wú)沉淀生成。當(dāng)Ca2+沉淀完全時(shí)，其離子濃度小于1×10-5mol/L，根據(jù)KSP表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算，得到溶液中c（F-）> mol·L-1。

（5）操作a是為了從草酸鎳的懸濁液中得到草酸鎳晶體，所以操作a為：過(guò)濾、洗滌，干燥。