Question

兰尼镍是一种带有多孔结构的细小晶粒组成的镍铝合金，被广泛用作有机物的氢化反应的催化剂。以红土镍矿(主要成分为NiS、FeS和SiO₂等)为原料制备兰尼镍的工艺流程如下图所示：

（1）浸出渣A的主要成分是_______________（填化学式）。

（2）已知红土镍矿煅烧后生成Ni₂O₃，而加压酸浸后浸出液A中含有大量Ni^2＋，写出有关镍元素的加压酸浸的化学反应方程式_______________________________。

（3）向浸出液A中通入H₂S气体，①还原过程中所涉及主要反应的离子方程式是__________________________________。

（4）在形成Ni(CO)₄的过程中，碳元素的化合价没有变化，则Ni(CO)₄中的Ni的化合价为________。 （5）“碱浸”的目的是使镍产生多孔结构，从而增强对氢气的强吸附性，此过程中发生反应的离子方程式为__________________________。

（6）常温时，向浓度均为1.0mol·L^-1的FeSO₄、NiSO₄的混合溶液中滴加Na₂S 固体，当Ni²⁺恰好沉淀完全时，所得溶液中c(Fe²⁺)=______________。

（已知：①25℃，Ksp(NiS)=2.0×10^-21、Ksp(FeS)=6.0×10^-18

②溶液中的离子浓度≤10^-5 mol·L^-1时，认为该离子沉淀完全。）

（7）浸出液B可以回收，重新生成铝以便循环利用。请设计简单的回收流程：

浸出液B→___________________________________________________________。 （箭头上注明外加反应物的化学式和反应条件）。(示例：)

Answer

SiO2 2Ni2O3+4H2SO4==4NiSO4+O2↑+4H2O H2S+2Fe3+==2Fe2++2H++S↓ 0 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 0.03mol/L

【解析】红土镍矿（主要成分为NiS、FeS和SiO2等）煅烧发生氧化还原反应得到Ni2O3、Fe2O3（SiO2不反应），加入硫酸加压酸浸，Ni2O3、Fe2O3溶解，发生的反应有2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2↑+4H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，SiO2不与硫酸反应，过滤得到浸出渣A（SiO2），浸出液A中含Ni2＋、Fe3＋，向浸出液A中通入 H2S气体，发生还原反应的离子方程式是：H2S+2Fe3＋=2Fe2＋+2H＋+S，另外生成沉淀NiS，过滤得到镍硫化合物NiS，再通入CO气体，形成Ni（CO）4，加热得到镍，高温熔融时通入氩气，加入铝，得到合金，将合金冷却、粉碎，再用浓氢氧化钠溶液碱浸，铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构，浸出液B中含偏铝酸根，最后用蒸馏水洗浸出渣B，得到产品兰尼镍，（1）浸出渣A的主要成分是SiO2（填化学式）。（2）红土镍矿煅烧后生成Ni2O3，而加压酸浸后浸出液A中含有大量Ni2＋，镍的化合价降低发生还原反应，只有氧的化合价能升高，所以产物有氧气，有关镍元素的加压酸浸的化学反应方程式 2Ni2O3+4H2SO4==4NiSO4+O2↑+4H2O。（3）浸出液A中含Ni2＋、Fe3＋，向浸出液A中通入H2S气体，三价铁具有较强氧化性，与硫化氢发生还原反应，①还原过程中所涉及主要反应的离子方程式是H2S+2Fe3+==2Fe2++2H++S↓。（4）在形成Ni(CO)4的过程中，碳元素的化合价没有变化,碳为+2价，氧为-2价，则Ni(CO)4中的Ni的化合价为0。 （5）“碱浸”的目的是使镍产生多孔结构，铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构，从而增强对氢气的强吸附性，此过程中发生反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。（6）当Ni2+恰好沉淀完全时，Ksp(NiS)=2.0×10-21，得c（S2－）=2.0×10-21/10-5=2.0×10-16,所得溶液中c(Fe2+)=6.0×10-18/2.0×10-16=0.03mol/L；（7）浸出液B中含偏铝酸根，可通入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，再加热灼烧使其分解得到氧化铝，加入冰晶石，在熔融态下电解氧化铝得到铝，回收流程可表示为：浸出液B→。