Question

實驗室模擬回收某廢舊含鎳催化劑（主要成分為NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等）生產Ni₂O₃。其工藝流程為：

  
圖Ⅰ                                圖Ⅱ
（1）根據圖Ⅰ所示的X射線衍射圖譜，可知浸出渣含有三種主要成分，其中“物質X”為     。圖Ⅱ表示鎳的浸出率與溫度的關系，當浸出溫度高于70℃時，鎳的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大，其原因是     。
（2）工藝流程中“副產品”的化學式為     。
（3）已知有關氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
開始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

 
操作B是為了除去濾液中的鐵元素，某同學設計了如下實驗方案：向操作A所得的濾液中加入NaOH溶液，調節溶液pH為3.7～7.7，靜置，過濾。請對該實驗方案進行評價：     （若原方案正確，請說明理由；若原方案錯誤，請加以改正）。
（4）操作C是為了除去溶液中的Ca²⁺，若控制溶液中F^－濃度為3×10^－3 mol·L^－1，則Ca²⁺的濃度為     mol·L^－1。（常溫時CaF₂的溶度積常數為2.7×10^－11）
（5）電解產生2NiOOH·H₂O的原理分兩步：①堿性條件下Cl^－在陽極被氧化為ClO^－；②Ni²⁺被ClO^－氧化產生2NiOOH·H₂O沉淀。第②步反應的離子方程式為     。

Answer 1

（1）BaSO₄   溫度升高，Ni²⁺的水解程度增大
（2）CuSO₄·5H₂O
（3）方案錯誤。在調節pH前，應先在濾液中加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺⑷3×10^－6⑸ClO^－＋2Ni²⁺＋4OH^－=2NiOOH·H₂O＋Cl^－

解析試題分析：含鎳催化劑與硫酸反應后，Ca²⁺和Ba²⁺形成沉淀，通入硫化氫氣體將Cu²⁺沉淀，操作B除去Fe₃₊，操作C除去Ca²⁺。最后加氯化鈉電解硫酸鎳溶液得到2NiOOH·H₂O。
（1）硫酸與氧化鎳、氧化鐵、氧化鈣、氧化銅、氧化鋇分別生成硫酸鎳、硫酸鐵、硫酸鈣、硫酸銅和硫酸鋇，硫酸鈣微溶、硫酸鋇難溶，物質X為硫酸鋇。Ni²⁺+2H₂ONi(OH)₂+2H⁺，溫度升高，促進Ni²⁺水解，Ni(OH)₂含量增大。（2）硫灼燒生成二氧化硫、硫化銅灼燒生成氧化銅和二氧化硫。氧化銅與硫酸生成硫酸銅溶液，結晶后得到膽礬晶體。（3）若溶液中含有Fe²⁺，調節pH為3.7～7.7時，Fe²⁺沒有完全沉淀。所以加氫氧化鈉溶液調節pH時，應先加過氧化氫將Fe²⁺完全氧化為Fe³⁺。（4）c(Ca²⁺)= = =3×10^－6 mol·L^－1。（5）Ni²⁺被ClO^－氧化產生2NiOOH·H₂O，ClO^-被還原為Cl^-，根據得失電子相等和電荷守恒、質量守恒配平。
考點： 化工生產流程的分析 鹽類的水解 化學實驗方案的評價 溶度積計算 離子方程式的書寫