Question

从镍矿石尾矿中提取NiSO₄是解决我国镍资源匮乏的一条重要途径，已知该过程如下：

表1：各物质的Ksp数据如下表：

物质	MnS	NiS	PbS	CuS	Ni(OH)2
Ksp	2.5×10^-13	1.1×10^-21	8.0×10^-28	6.3×10^-36	2.0×10^-15

表2：滤液A中各金属离子的含量如下表：

成分	Ni^2+	Fe^3+	Fe^2+	Mn^2+	Cu^2+	Pb^2+	……
含量/g·L^-1	3.80	4.80	x	0. 20	0.15	<0.001	……

根据以上信息，回答下列问题：

(1)步骤I酸浸之前需将矿石粉碎，目的是_______________。

(2)若杂质离子的浓度c≤1.0×10^-5mol/L即可认定沉淀完全，则步骤Ⅱ中当Pb²⁺恰好沉淀完全时，溶液中硫离子的浓度c(S^2-)=_____________mol·L^-1；此时Ni²⁺是否已开始沉淀____(填“是”或“否”)。

(3)常温下进行步骤Ⅲ的目的是为了除去铁和锰元素，已知除铁元素的离子反应如下：2Fe²⁺+ ClO ^- +5H₂O=2Fe( OH)₃↓+Cl^- +4H⁺，此时Mn²⁺的氧化产物为MnO₂，写出除锰元素的离子方程式_____________。

(4)所得Ni(OH)₂是制造镍镉电池的重要原料，镍镉电池工作原理如下：Cd+2NiO(OH) +2H₂OCd(OH)₂+2Ni(OH)₂，则随着放电的进行，正极区pH______(填“增大”、“减小”或“不变”)；充电时阴极电极反应式为______________________。

Answer

增大接触面积，提高浸取率 8.0×l0-23 否 Mn2+ +ClO-+H2O =MnO2↓+Cl- +2H+ 增大 Cd(OH)2 +2e-=Cd+2OH-

【解析】

（1）矿石粉碎的目的是增大接触面积，提高浸出率；

（2）根据溶度积进行计算和判断；

（3）Mn2＋的氧化产物是MnO2，说明Mn2＋作还原剂，ClO－作氧化剂，本身被还原成Cl－，然后利用化合价升降法进行配平；

（4）根据电解原理进行分析；

（1）步骤I酸浸之前，需要将矿石粉碎，可以增大接触面积，提高浸取率；

答案为增大接触面积，提高浸取率；

（2）若杂质离子的浓度c≤1.0×10-5mol/L即可认定沉淀完全,步骤II中Pb2＋恰好沉淀完全，此时溶液中c(S2－)==8.0×10－23mol·L－1；加入滤液的体积为1L，此时溶液中c(Ni2＋)=≈0.06mol·L－1，即有Qc=0.06×8.0×10－23=4.8×10－24<1.1×10－21，说明Ni2＋还没有沉淀；

答案为8.0×10－23mol·L－1；否；

（3）Mn2＋的氧化产物是MnO2，即Mn2＋作还原剂，ClO－作氧化剂，其还原产物应是Cl－，则有Mn2＋＋ClO－→MnO2↓＋Cl－，利用化合价升降法进行配平，得出Mn2＋＋ClO－→MnO2↓＋Cl－，然后利用原子守恒以及所带电荷数守恒，得到：Mn2＋ +ClO－+H2O =MnO2↓+Cl－ +2H＋；

答案为Mn2＋ +ClO－+H2O =MnO2↓+Cl－ +2H＋；

（4）放电是电池工作，其正极反应式为：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，正极区的c(OH－)增大，即pH增大；充电属于电解池，阴极上得到电子，即阴极反应式为Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－；

答案为增大；Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－。