Question

20．NiCl₂是化工合成中最重要的鎳源，工業(yè)上以金屬鎳廢料（含F(xiàn)e、Ca、Mg等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)NiCl₂，繼而生產(chǎn)Ni₂O₃的工藝流程如圖：

已知：1．K_sp（ CaF₂）=1.5×10^-10K_sp（MgF₂）=7.4×10^-11K_sp（NiCO₃）=1.42×10^-7
2．流程中相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如表所示：

氫氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Ni（OH）2
開始沉淀的pH	1.1	6.5	7.1
沉淀完全的pH	3.2	9.7	9.2

（1）為了提高鎳元素的浸出率，在“酸浸”時可采取的措施有：增大鹽酸的濃度（或?qū)㈡噺U料研成粉末或延長浸泡時間等）（寫出一種即可）．
（2）加入H₂O₂時發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（3）“除鐵”時，控制溶液pH的范圍為3.2～7.1．
（4）濾渣B的主要成分的化學(xué)式為MgF₂、CaF₂．
（5）確保沉鎳完全（即溶液中c（Ni²⁺）＜1.0×10^-6），保持溶液中c（CO₃^2-）＞0.142mol•L^-1．
（6）“氧化”生成Ni₂O₃的離子方程式為2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O．

Answer 1

分析 金屬鎳廢料（含F(xiàn)e、Ca、Mg等雜質(zhì)），加鹽酸酸浸后的酸性溶液中主要含有Ni²⁺、Cl^-，另含有少量Fe²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子全部沉淀，濾渣A為Fe（OH）₃，過濾后的濾液中再加入氟化銨沉淀Ca²⁺、Mg²⁺，濾渣B為MgF₂、CaF₂，再次過濾后向濾液中加入碳酸鈉沉淀鎳離子得NiCO₃，將NiCO₃再溶于鹽酸，得氯化鎳溶液，向其中加入次氯酸鈉和氫氧化鈉溶液可得Ni₂O₃．
（1）升高溫度、增大酸的濃度、充分?jǐn)嚢琛⒃龃蠼佑|面積等可以提高浸出的速率；
（2）過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，還原產(chǎn)物為水，據(jù)此寫出離子方程式；
（3）除鐵時三價鐵離子要沉淀完全，而鎳離子不能沉淀；
（4）過濾后的濾液中再加入氟化銨沉淀Ca²⁺、Mg²⁺；
（5）根據(jù)Qc＞K_sp時，溶液過飽和計算c（CO₃^2-）的范圍；
（6）Cl元素由+1價降低到-1價，即反應(yīng)生成NaCl，而Ni由+2價升高到+3價，根據(jù)原子守恒與電子轉(zhuǎn)移守恒配平．

解答 解：（1）為了提高金屬鎳廢料浸出的速率，還可以增大鹽酸的濃度（或?qū)㈡噺U料研成粉末或延長浸泡時間等），
故答案為：增大鹽酸的濃度（或?qū)㈡噺U料研成粉末或延長浸泡時間等）；
（2）過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，還原產(chǎn)物為水，離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（3）除鐵時三價鐵離子要沉淀完全，而鎳離子不能產(chǎn)生沉淀，所以溶液的PH值控制在3.2～7.1，
故答案為：3.2～7.1；
（4）過濾后的濾液中再加入氟化銨沉淀Ca²⁺、Mg²⁺，濾渣B為MgF₂、CaF₂，
故答案為：MgF₂、CaF₂；
（5）K_sp（NiCO₃）=1.42×10^-7，鎳離子完全沉淀時，溶液中c（Ni²⁺）＜1.0×10^-6mol/L，應(yīng)保持溶液中c（CO₃^2-）＞$\frac{{K}_{sp}（NiC{O}_{3}）}{c（N{i}^{2+}）}$＞$\frac{1.42×1{0}^{-7}}{1.0×1{0}^{-6}}$=0.142mol/L，
故答案為：0.142；
（6）Cl元素由+1價降低到-1價，即反應(yīng)生成NaCl，而Ni由+2價升高到+3價，生成Ni₂O₃，反應(yīng)離子方程式為：2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O，
故答案為：2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用，涉及反應(yīng)速率影響因素、條件控制、陌生方程式書寫、信息獲取能力等，是高考�？碱}型，是對學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．