Question

碳酸镍可用于电镀、陶瓷器着色等。镍矿渣中镍元素的主要存在形式是Ni(OH)₂和NiS（含有Fe、Cu、Ca、Mg、Zn等元素杂质），从镍矿渣出发制备碳酸镍的流程如下：

已知：常温下，溶度积常数

难溶物	NiS	ZnS	CuS	CaF2	MgF2
溶度积常数	1.07 × 10^-21	2.93 × 10^-25	1.27 × 10^-36	1.46 × 10^-10	7.42 × 10^-11

（1）浸取出Ni²⁺时反应的离子方程式有①________________，②NiS + ClO₃^- + H⁺ — Ni²⁺ + S + Cl^- + H₂O（未配平），此反应中还原产物与氧化产物的物质的量比为____________。

（2）经实验检验，含Ni²⁺浸出液中铁元素的存在形式只有Fe³⁺，证明该溶液中无Fe²⁺可选用的试剂是_____________，现象为________________。

（3）加入Na₂CO₃溶液沉铁时生成难溶于水的黄钠铁矾[NaFe₃(SO₄)₂(OH)₆]和一种无色气体。写出此反应的离子方程式：___________________________。

（4）加入NiS的作用是除去溶液中的Cu²⁺，原理是NiS(s) + Cu²⁺(aq)CuS(s) + Ni²⁺(aq)，过滤后，溶液中c(Ni²⁺) = 0.107 mol·L^-1对，溶液中残留c(Cu²⁺)为__________ mol·L^-1。

（5）加入NaF的作用是___________________________。

（6）加入Na₂CO₃溶液沉镍，检验Ni²⁺是否沉淀完全的方法是____________________。

Answer

（1）Ni(OH)2 + 2H+＝Ni2+ + 2H2O1：3

（2）少量KMnO4溶液或K3[Fe(CN)6]溶液；KMnO4溶液紫色未褪或未产生蓝色沉淀

（3）Na++3Fe3++2SO42–+3H2O+3CO32–＝NaFe3(SO4)2(OH)6↓+3CO2↑

（4）1.27×10–16（5）除去溶液中的Ca2+、Mg2+

（6）静置后取上层清液少许于试管中，滴加Na2CO3溶液，若未出现浑浊，则沉淀完全

【解析】

试题分析：（1）根据矿渣的主要成分矿渣浸取出Ni2+时反应的离子方程式有氢氧化镍溶于稀硫酸的反应，即Ni(OH)2+2H+＝Ni2++2H2O，另外还有NiS与次氯酸根离子发生的氧化还原反应。在反应中S元素的化合价从－2价升高到0价，失去2个电子，氯元素的化合价从＋5价降低到－1价得到6个电子，所以根据电子得失守恒可知反应中还原产物与氧化产物的物质的量比为2:6＝1：3。

（2）亚铁离子具有还原性，能与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀，所以证明该溶液中无Fe2+可选用的试剂是少量KMnO4溶液或K3[Fe(CN)6]溶液，实验现象为KMnO4溶液紫色未褪或未产生蓝色沉淀。

（3）加入Na2CO3溶液沉铁时生成难溶于水的黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]和一种无色气体，根据原子守恒可判断该气体应该是CO2，所以此反应的离子方程式为Na++3Fe3++2SO42–+3H2O+3CO32–＝NaFe3(SO4)2(OH)6↓+3CO2↑。

（4）根据方程式可知该反应的平衡常数K＝，因此如果溶液中c(Ni2+)＝0.107 mol·L-1，则溶液中残留c(Cu2+)为＝1.27×10–16mol·L-1。

（5）由于溶液中还含有钙离子和镁离子，所以加入NaF的作用是除去溶液中的Ca2+、Mg2+。

（6）由于是加入Na2CO3溶液沉镍，所以检验Ni2+是否沉淀完全的方法是检验碳酸根是否过量，则检验方法是静置后取上层清液少许于试管中，滴加Na2CO3溶液，若未出现浑浊，则沉淀完全。

考点：考查物质制备工艺流程图的分析与判断