解答题-工业流程题 较难0.4 引用2 组卷650
工业上用红土镍矿(主要成分为NiO，含 CoO、FeO、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO和SiO2)制备 NiSO4·6H2O。工艺流程如下所示。
已知：溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH：
(1)加入H2SO4在高压下进行酸浸。充分浸取后过滤出的酸浸渣的主要成分为_______ (填化学式)。
(2)氧化、沉铁沉铝时，加入 NaClO 和 Na2CO3溶液共同作用。其中与FeSO4发生氧化还原反应的离子方程式为_______ 。
(3)沉镁沉钙加入NaF溶液，生成MgF2和CaF2.若沉淀前溶液中c(Ca2+)=1.0×10-3 mol·L-1，当沉淀完全后滤液中c(Mg2+)=1.5×10-6mol·L-1时，除钙率为_______ (忽略沉淀前后溶液体积变化)。(已知：Ksp(CaF2)=1.5×10-10、Ksp(MgF2)=7.5×10-11)
(4)“萃取”可将金属离子进行富集与分离，原理如下：M2+(水相)+2RH (有机相)
MR2(有机相)+2H+(水相)。工业上用25%P5O7+5%TBP+70%磺化煤油做萃取剂，萃取时， Co、Ni的浸出率和 Co/Ni分离因素随pH的关系如图所示：
①萃取时，选择pH为_______ 左右。
②反萃取的试剂为_______ 。
(5)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下关系。
由 NiSO4溶液获得稳定的NiSO4·6H2O 晶体的操作依次是蒸发浓缩、_______ 、过滤、洗涤、干燥。
已知：溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH：
| 金属离子 | Ni2+ | Al3+ | Fe3+ | Fe2+ | Co2+ | Mg2+ |
| 开始沉淀时的pH | 6.8 | 4.1 | 2.2 | 7.5 | 7.2 | 9.4 |
| 沉淀完全时的pH | 9.2 | 5.4 | 3.2 | 9.0 | 9.0 | 12.4 |
(2)氧化、沉铁沉铝时，加入 NaClO 和 Na2CO3溶液共同作用。其中与FeSO4发生氧化还原反应的离子方程式为
(3)沉镁沉钙加入NaF溶液，生成MgF2和CaF2.若沉淀前溶液中c(Ca2+)=1.0×10-3 mol·L-1，当沉淀完全后滤液中c(Mg2+)=1.5×10-6mol·L-1时，除钙率为
(4)“萃取”可将金属离子进行富集与分离，原理如下：M2+(水相)+2RH (有机相)
MR2(有机相)+2H+(水相)。工业上用25%P5O7+5%TBP+70%磺化煤油做萃取剂，萃取时， Co、Ni的浸出率和 Co/Ni分离因素随pH的关系如图所示：①萃取时，选择pH为
②反萃取的试剂为
(5)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下关系。
| 温度 | 低于30.8℃ | 30.8℃~53.8℃ | 53.8℃~280℃ | 高于280℃ |
| 晶体形态 | NiSO4·7H2O | NiSO4·6H2O | 多种结晶水合物 | NiSO4 |
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、
、MgO、CaO和
）制备
。工艺流程如图所示，回答下列问题：
溶液获取
和
若沉淀前溶液中
，当沉淀完全后滤液中
时，除钙率为
、
）
。工业上用
磺化煤油做萃取剂，萃取时，Co、Ni的浸出率和Co/Ni分离因素随pH的关系如图所示：
与NaClO在碱性条件下发生反应的离子方程式：
中阴离子的空间构型为 主要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等，从该矿渣中回收六水合硫酸镍晶体的工艺流程如图：
已知：(NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4。
(1)28Ni位于元素周期表_____ 区(填“s”“p”“d”或“ds”)，其基态原子核外电子的空间运动状态有_____ 种。
(2)“焙烧”中，SiO2几乎不发生反应，NiO、CaO、FeO转化为相应的硫酸盐。NiFe2O4生成NiSO4、Fe2(SO4)3，发生该反应的化学方程式为______ 。
(3)“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有______ (填化学式)，为检验浸出液中是否含有Fe3+，可选用的化学试剂是______ 。
(4)“浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10-3mol•L-1，加NaF固体时，忽略溶液体积变化，当除钙率达到99%时，除钙后的溶液中c(F-)=______ 。[已知Ksp(CaF2)=4.0×10-11]
(5)“萃取”时发生反应Mn+(水相)+nRH(有机相)
MRn(有机相)+nH+(水相)(Mn+为金属离子，RH为萃取剂)，萃取率与
的关系如图所示，V0/VA的最佳取值为______ ；“反萃取”能使有机相再生而循环使用，可在有机相中加入______ ，待充分反应后再分液。
(6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如表关系：
从NiSO4溶液获得稳定的NiSO4•H2O晶体的操作是：______ 、______ 、过滤、洗涤、干燥等多步操作。
已知：(NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4。
(1)28Ni位于元素周期表
(2)“焙烧”中，SiO2几乎不发生反应，NiO、CaO、FeO转化为相应的硫酸盐。NiFe2O4生成NiSO4、Fe2(SO4)3，发生该反应的化学方程式为
(3)“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有
(4)“浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10-3mol•L-1，加NaF固体时，忽略溶液体积变化，当除钙率达到99%时，除钙后的溶液中c(F-)=
(5)“萃取”时发生反应Mn+(水相)+nRH(有机相)
MRn(有机相)+nH+(水相)(Mn+为金属离子，RH为萃取剂)，萃取率与的关系如图所示，V0/VA的最佳取值为 (6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如表关系：
| 温度 | 低于30.8℃ | 30.8~53.8℃ | 53.8~280℃ | 高于280℃ |
| 晶体形态 | NiSO4•7H2O | NiSO4•H2O | 多种结晶水合物 | NiSO4 |
三氧化二镍(Ni2O3)经常用于制造镍氢电池，也可用于镍粉的制造，工业上利用含镍废料(主要成分为镍、铝、铁及其氧化物、碳等)回收其中的镍并制备Ni2O3的工艺流程如下所示：
已知：①NiCl2易溶于水，在该实验条件下H2O2、Fe3+不能氧化Ni2+
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
③反萃取的反应原理为NiR2+2H+
Ni2++2HR
(1)“预处理”操作目的是除去镍废料表面的矿物油污，可选用试剂为___________ (填标号)。
A． 酒精 B．纯碱溶液 C．NaOH溶液
(2)酸浸时镍的浸出率与温度的关系如图所示，温度高于40℃时镍的浸出率开始下降，主要原因可能是___________ (从两个角度分析)。
(3)“氧化”时主要反应的离子方程式是___________ 。
(4)利用上述表格数据，可计算出Fe(OH)3的Ksp=___________ (用科学记数法表示，已知lg2=0.3)，若“氧化”后的溶液中Ni2+浓度为0.1 mol/L，则“调pH”应控制的pH范围是___________ 。
(5)向有机相中加入
溶液能进行反萃取的原因为___________ (用化学平衡移动原理解释)。
(6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下关系：
从NiSO4溶液获得稳定的NiSO4·6H2O晶体的操作依次是___________ 。
(7)有机相提取的Ni2+再生时可用于制备镍氢电池(碱性)，该电池充电时的总反应为Ni(OH)2+M=NiOOH+MH，则放电时负极的电极反应式为___________ 。
已知：①NiCl2易溶于水，在该实验条件下H2O2、Fe3+不能氧化Ni2+
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
| 金属离子 | Ni2+ | Al3+ | Fe3+ | Fe2+ |
| 开始沉淀时(c=0.010mol/L)的pH | 7.2 | 3.7 | 2.2 | 7.5 |
| 完全沉淀时(c=1.0×10-5mol/L)的pH | 8.7 | 4.7 | 3.2 | 9.0 |
Ni2++2HR(1)“预处理”操作目的是除去镍废料表面的矿物油污，可选用试剂为
A． 酒精 B．纯碱溶液 C．NaOH溶液
(2)酸浸时镍的浸出率与温度的关系如图所示，温度高于40℃时镍的浸出率开始下降，主要原因可能是
(3)“氧化”时主要反应的离子方程式是
(4)利用上述表格数据，可计算出Fe(OH)3的Ksp=
(5)向有机相中加入
溶液能进行反萃取的原因为(6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下关系：
| 温度 | 低于30.8℃ | 30.8℃-53.8℃ | 53.8℃-280℃ | 高于280℃ |
| 晶体形态 | NiSO4·7H2O | NiSO4·6H2O | 多种结晶水合物 | NiSO4 |
(7)有机相提取的Ni2+再生时可用于制备镍氢电池(碱性)，该电池充电时的总反应为Ni(OH)2+M=NiOOH+MH，则放电时负极的电极反应式为
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