Question

19．某含鎳（Ni）廢催化劑中主要含有Ni，還含有Al、Al₂O₃、Fe及其他不溶于酸、堿的雜質(zhì)．部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH如下：

沉淀物	Al（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH））2	Ni （OH）2
pH	5.2	3.2	9.7	9.2

欲從含鎳廢催化劑中制得NiSO₄•7H₂O晶體，其流程如圖：

請(qǐng)根據(jù)以上信息和流程圖，回答下列問(wèn)題：
（1）“堿浸”的目的是除去含鎳廢催化劑中的Al、Al₂O₃．
（2）“酸浸”時(shí)所加入的酸是H₂SO₄_．酸浸后，濾液②中可能含有的金屬離子是Ni²⁺、Fe²⁺．（用離子符號(hào)表示）．
（3）“調(diào)pH為2-3的目的是防止在濃縮結(jié)晶過(guò)程中Ni²⁺水解．
（4）步驟A的操作順序是加熱濃縮、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾．
（5）NiSO₄在強(qiáng)堿溶液中用NaC1O氧化，可制得堿性鎳鎘電池電極材料NiOOH．該反應(yīng)的離子方程式為2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=2NiOOH↓+Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 從含鎳廢催化劑回收鎳的流程為：廢鎳催化劑先用堿液洗滌，鋁是兩性元素和強(qiáng)堿反應(yīng)，氧化鋁是兩性氧化物和強(qiáng)堿反應(yīng)，鎳單質(zhì)和鐵及其氧化物不和堿反應(yīng)，可以達(dá)到除去鋁元素的目的，同時(shí)除去表面的油污，過(guò)濾，濾液為AlO₂^-，濾渣為鎳金屬和鐵單質(zhì)及其氧化物，“酸浸”將濾渣溶解，制備目的是得到NiSO₄•7H₂O，加入的酸不能引入新的雜質(zhì)，所以需要加入硫酸進(jìn)行酸浸，過(guò)濾濾渣為其他不溶性雜質(zhì)，濾液為Ni²⁺、SO₄^2-、Fe²⁺，亞鐵離子和雙氧水反應(yīng)生成鐵離子，所以加入H₂O₂，硫酸亞鐵被雙氧水氧化生成Fe₂（SO₄）₃，2Fe ²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe ³⁺+2H₂O，保溫氧化0.5h，使其充分氧化，調(diào)節(jié)PH=5.5，形成氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾，調(diào)節(jié)PH=2～3，防止在濃縮結(jié)晶過(guò)程中Ni²⁺水解，濃縮得到NiSO₄•7H₂O，
（1）含鎳催化劑主要含有Ni，還含有Al（31%）的單質(zhì)及氧化物，鋁和氧化鋁都可以和強(qiáng)堿反應(yīng)溶解得到偏鋁酸鹽；
（2）依據(jù)最后制備N(xiāo)iSO₄•7H₂O，防止引入其它雜質(zhì)離子需要加入硫酸進(jìn)行溶解；鐵及其化合物、鎳和硫酸反應(yīng)生成亞鐵離子和鎳離子，過(guò)濾后得到溶液為硫酸亞鐵和硫酸鎳溶液；
（3）調(diào)節(jié)溶液PH為酸性防止鎳離子水解，減少鎳離子的損失；
（4）從溶液中得到易溶于水的晶體操作順序是加熱濃縮、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾；
（5）依據(jù)NiSO₄在強(qiáng)堿溶溶中用NaClO氧化，可制得堿性鎳鎘電池電極材料--NiOOH，次氯酸鈉被還原為氯離子，結(jié)合電荷守恒、原子守恒書(shū)寫(xiě)離子方程式．

解答 解：從含鎳廢催化劑回收鎳的流程為：廢鎳催化劑先用堿液洗滌，鋁是兩性元素和強(qiáng)堿反應(yīng)，氧化鋁是兩性氧化物和強(qiáng)堿反應(yīng)，鎳單質(zhì)和鐵及其氧化物不和堿反應(yīng)，可以達(dá)到除去鋁元素的目的，同時(shí)除去表面的油污，過(guò)濾，濾液為AlO₂^-，濾渣為鎳金屬和鐵單質(zhì)及其氧化物，“酸浸”將濾渣溶解，制備目的是得到NiSO₄•7H₂O，加入的酸不能引入新的雜質(zhì)，所以需要加入硫酸進(jìn)行酸浸，過(guò)濾濾渣為其他不溶性雜質(zhì)，濾液為Ni²⁺、SO₄^2-、Fe²⁺，亞鐵離子和雙氧水反應(yīng)生成鐵離子，所以加入H₂O₂，硫酸亞鐵被雙氧水氧化生成Fe₂（SO₄）₃，2Fe ²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe ³⁺+2H₂O，保溫氧化0.5h，使其充分氧化，調(diào)節(jié)PH=5.5，形成氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾，調(diào)節(jié)PH=2～3，防止在濃縮結(jié)晶過(guò)程中Ni²⁺水解，濃縮得到NiSO₄•7H₂O，
（1）“堿浸”過(guò)程中是為了除去鋁及其氧化物，鋁和氧化鋁都可以和強(qiáng)堿反應(yīng)溶解得到偏鋁酸鹽，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑、Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂O，
故答案為：Al、Al₂O₃；
（2）“酸浸”時(shí)主要是溶解鎳金屬和鐵單質(zhì)及其氧化物，依據(jù)制備目的是得到NiSO₄•7H₂O，加入的酸不能引入新的雜質(zhì)，所以需要加入硫酸進(jìn)行酸浸；鎳、鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鎳溶液，
故答案為：H₂SO₄；Ni²⁺、Fe²⁺；
（3）硫酸鎳溶液需要蒸發(fā)濃縮結(jié)晶析出，為防止鎳離子水解生成氫氧化鎳沉淀，需要控制溶液pH，
故答案為：防止在濃縮結(jié)晶過(guò)程中Ni²⁺水解；
（4）步驟A的操作順序是加熱濃縮、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾，
故答案為：結(jié)晶、過(guò)濾；
（5）NiSO₄在強(qiáng)堿溶溶中用NaClO氧化，可制得堿性鎳鎘電池電極材料--NiOOH．該反應(yīng)的離子方程式是：2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=2NiOOH+Cl^-+H₂O，
故答案為：2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=2NiOOH↓+Cl^-+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查是一道綜合題目，涉及到鋁、鐵、鎳元素化合物的化學(xué)性質(zhì)、控制溶液pH的方法除去雜質(zhì)離子等，題目難度中等．