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以镍废料(主要成分为镍铁合金,含少量铜)为原料,生产NiO的部分工艺流程如下: ...

以镍废料(主要成分为镍铁合金,含少量铜)为原料,生产NiO的部分工艺流程如下:

已知:下表列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L1计算)

氢氧化物 

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Ni(OH)2

开始沉淀的pH

1.5

6.5

7.7

沉淀完全的pH

3.3

9.9

9.2

 

 

 

(1) “酸溶Ni转化为NiSO4,该过程中温度控制在7080 ℃的原因是________

(2) “氧化时,Fe2参加反应的离子方程式为________

(3) “除铁时需控制溶液的pH范围为________

(4) “滤渣的主要成分为________(填化学式)

(5) “沉镍时得到碱式碳酸镍[xNiCO3·yNi(OH)2表示]沉淀。

①在隔绝空气条件下,煅烧碱式碳酸镍得到NiO,该反应的化学方程式为________

沉镍时,溶液pH增大,碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加,原因是________

 

温度低于70 ℃,反应速率降低,温度高于80 ℃,HNO3分解(或挥发)加快 2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O 3.3≤pH<7.7 CuS xNiCO3·yNi(OH)2(x+y)NiO+xCO2↑+yH2O Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3,pH越大,碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例增大 【解析】 镍废料(主要成分为镍铁合金,含少量铜)加稀硫酸、稀硝酸进行“酸溶”,其中铁、镍溶于酸,铜也与硝酸反应产生氮氧化物;“氧化”时加入H2O2可将“酸溶”后溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,加入氢氧化钠调节溶液pH除去铁离子,过滤得到氢氧化铁滤渣和滤液;向除铁后的滤液中通入H2S气体,发生反应H2S+Cu2+=CuS↓+2H+,除去Cu2+;再向除铜后的滤液中加入碳酸钠溶液沉淀镍离子,过滤、洗涤、干燥得到的固体经煅烧得到NiO,据此分析作答。 (1)“酸溶”时加入了硫酸与硝酸溶液,考虑温度过低,工艺流程中化学反应速率较低,而温度过高,硝酸分解加快,不利于溶解铜,故答案为温度低于70 ℃,反应速率降低,温度高于80 ℃,HNO3分解(或挥发)加快; (2)“氧化”时加入H2O2可将“酸溶”后溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,发生的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O; (3)“除铁”时要求铁离子全部除掉,pH3.3,镍离子和铜离子留在溶液中,pH<7.7,所以需控制溶液的pH范围为3.3≤pH<7.7; (4)向除铁后的滤液中通入H2S气体,发生反应H2S+Cu2+=CuS↓+2H+,因此滤渣的成分为CuS; (5)①在隔绝空气条件下,“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO,xNiCO3·yNi(OH)2高温下分解生成NiO、CO2和H2O,其化学方程式为:xNiCO3·yNi(OH)2(x+y)NiO+xCO2↑+yH2O; ②碱式碳酸镍[用xNiCO3·yNi(OH)2表示]沉淀中Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3,pH越大,碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例增大,所以碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加。  
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