Question

已知草酸镍晶体（NiC₂O₄·2H₂O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（成分主 要是Ni，含有一定量的Al₂O₃、Fe、SiO₂、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

金属离子	Fe^3+	Fe^2+	Al^3+	Ni^2+
开始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

②K_sp（CaF₂）=1.46×10^-10

③当某物质模拟高度小于1.0×10^-5mol．L^-1时，视为完全沉淀．

（1）请写出一种能提高酸浸速率的措施________________________________。

（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式____________________。

（3）pH的调控范围为_____________，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成。

（4）写出“沉镍”时反应的离子方程式______，证明Ni²⁺已经沉淀完全的实验步骤及现象是________，

（5）操作a的内容为___________。

Answer

（1）把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等

（2）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

（3）5.6～6.8 加入Ni(HO)2调节消耗溶液中的氢离子，促使Fe3+、Al3+的水解平衡右移，使Fe3+、Al3+转化为相应的沉淀

（4）Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4•2H2O 取上层清液，继续滴加(NH4)2C2O4溶液，无沉淀生成

（5）过滤、洗涤、干燥

【解析】

试题分析：废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等），用硫酸溶解，SiO2不与硫酸反应，过滤得到滤液中含有NiSO4、FeSO4、Al2(SO4)3、CaSO4及过量的硫酸，试剂a是一种绿色氧化剂，所以加入 的是加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，加入Ni(HO)2调节pH，使pH大于5.0小于6.8，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀、Al3+转化为Al(OH)3沉淀，过滤除去，滤液中含有NiSO4、CaSO4，向滤液中加入NH4F，除去Ca 2+，过滤，再向滤液中加入(NH4)2C2O4，得到草酸镍沉淀，再过滤、洗涤、干燥得草酸镍晶体；（1）根据影响化学反应速率的因素可知，提高浸出率，可把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等；（2）根据上面的分析可知，试剂a是H2O2，所以“氧化”时反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O； （3）根据表中的数据可知，pH为5.0时，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH为6.8时Ni2+开始沉淀，所以pH的调控范围为5.6～6.8，其反应的原理为：加入Ni(HO)2调节消耗溶液中的氢离子，促使Fe3+、Al3+的水解平衡右移，使Fe3+、Al3+转化为相应的沉淀；（4）“沉镍”时反应的离子方程式为Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4•2H2O，证明Ni2+已经沉淀完全的实验步骤及现象是取上层清液，继续滴加(NH4)2C2O4溶液，无沉淀生成；（5）根据上面的分析可知，操作a的内容是过滤、洗涤、干燥。

【考点定位】本题考查制备方案，涉及化学工艺流程、对操作与试剂的分析评价、化学方程式书写、原电池与电解原理等。

【名师点晴】废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等），用硫酸溶解，SiO2不与硫酸反应，过滤得到滤液中含有NiSO4、FeSO4、Al2（SO4）3、CaSO4及过量的硫酸，试剂a是一种绿色氧化剂，所以加入 的是H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，加入Ni（HO）2调节pH，使pH大于5.0小于6.8，Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀、Al3+转化为Al（OH）3沉淀，过滤除去，滤液中含有NiSO4、CaSO4，向滤液中加入NH4F，除去Ca 2+，过滤，再向滤液中加入（NH4）2C2O4，得到草酸镍沉淀，再过滤、洗涤、干燥得草酸镍晶体，据此答题。