Question

醋酸镍[(CH₃COO)₂Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al₂O₃、FeO、CaO、SiO₂)为原料,制取醋酸镍的工艺流程图如下：

相关离子生成氢氧化物的pH 和相关物质的溶解性如下表：

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH	物质	20℃时溶解性(H2O)
Fe^3+	1.1	3.2	CaSO4	微溶
Fe^2+	5.8	8.8	NiF	可溶
Al^3+	3.0	5.0	CaF2	难溶
Ni^2+	6.7	9.5	NiCO3	Ksp=9.60×10^-6

（1）调节pH 步骤中,溶液pH的调节范围是________。

（2）滤渣1和滤渣3 主要成分的化学式分别是________、________。

（3）写出氧化步骤中加入H₂O₂ 发生反应的离子方程式________。

（4）酸浸过程中,1molNiS失去6 N_A个电子,同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式________。

（5）沉镍过程中,若c(Ni²⁺)=2.0 mol·L^-1,欲使100 mL该滤液中的Ni²⁺沉淀完全[c(Ni²⁺)≤10^-5mol·L^-1]，则需要加入Na₂CO₃固体的质量最少为________g。(保留小数点后1位有效数字)

（6）保持其他条件不变,在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间分别为________。

Answer

5.0≤pH< 6.7 SiO2、CaSO4 CaF2 2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O 31.4 g 70 ℃和120 min

【解析】含镍废料（含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）粉碎，加硫酸和硝酸酸浸，过滤，滤渣1为二氧化硅和硫酸钙，浸出液含有Ni2+、Fe2+、Al3+、Ca2+，加H2O2把亚铁离子氧化为Fe3+，然后加NaOH调节pH，使Al3+、Fe3+转化为沉淀，同时Ni2+不能转化为沉淀，所以调节pH的范围5.0≤pH<6.7，过滤，滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝，滤液中含有Ni2+、Ca2+，再加氟化铵，生成CaF2沉淀，过滤，滤渣3为CaF2，滤液中加碳酸钠生成NiCO3沉淀，过滤，滤渣中加醋酸溶解，生成(CH3COO)2Ni溶液，然后蒸发浓缩、冷却结晶得到(CH3COO)2Ni固体。

（1）.调节pH使Al3+、Fe3+转化为沉淀，同时Ni2+不能转化为沉淀，根据表中的数据可知，调节pH的范围为5.0≤pH<6.7，故答案为：5.0≤pH<6.7；

（2）.由上述流程分析可知，滤渣1为二氧化硅和硫酸钙，滤渣3为CaF2，故答案为：SiO2、CaSO4；CaF2；

（3）.氧化步骤中加入H2O2 ，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为：2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（4）.酸浸过程中，1mol NiS被硝酸氧化失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体，则生成NO和SO2，其反应的化学方程式为：NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O，故答案为：NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O；

（5）.已知NiCO3的Ksp=9.60×10-6，使100mL该滤液中的Ni2+沉淀完全，即[c(Ni2+)≤10-5mol·L-1]，则溶液中c（CO32-）===0.96mol/L，与Ni2+反应的n（CO32-）=cV=2mol/L×0.1L=0.2mol，则加入的碳酸钠的总物质的量n（CO32-）=0.2mol+0.96mol/L×0.1L=0.296mol，则m（Na2CO3）=n×M=0.296mol×106g/mol=31.4g，故答案为：31.4；

（6）.由图象可知，在70℃、120min时，酸浸出率最高，故答案为：70 ℃和120 min。