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：

(1)粉碎含镍废料的作用__________________________________

(2)酸浸过程中，l molNiS失去6N_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：___。

(3)写出氧化步骤中加入H₂O₂发生反应的离子方程式：____。

(4)调节pH除铁、铝步骤中，溶液pH的调节范围是____。

(5)滤渣3主要成分的化学式是____。

(6)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^-5 mol·L^-1]，则需要加入Na₂CO₃固体的质量最少为____g（保留一位小数）。

(7)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____℃、______min。

Answer

加快化学反应速率，提高镍的浸出率 NiS+H2SO4+2HNO3═NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O 2Fe2＋+H2O2+2H＋═2Fe3＋+2H2O 5.0≤pH＜6.7 CaF2 31.8 70 120

【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）将含镍原料粉碎可以加快化学反应速率，提高镍的浸出率；

（2）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；

（3）溶液中的亚铁离子不容易转化为沉淀，加H2O2把亚铁离子氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为：2Fe2＋+H2O2+2H＋═2Fe3＋+2H2O；

（4）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；

（5）由流程以及物质的溶解性分析可知，滤渣3为CaF2；

（6）已知NiCO3的Ksp=1.0×10-5，使100ml该滤液中的Ni2＋沉淀物完全，即[c（Ni2＋）≤10-5mol·L-1]，则溶液中c（CO32－）=Ksp/c(Ni2＋)=1.0×10-5/10-5mol·L－1=1.0mol·L－1，与Ni2＋反应的n（CO32－）=cV=2mol·L－1×0.1L=0.2mol，则加入的碳酸钠的总物质的量n（CO32－）=0.2mol+1.0mol·L－1×0.1L=0.3mol，所以m=nM=0.3mol×106g·mol－1=31.8g；

(7)由图象可知，为70℃、120min时，酸浸出率最高；