Question

16．某含鎳（NiO）廢料中有FeO、Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質(zhì)，用此廢料提取NiSO₄的工藝流程如圖1：

已知：①有關金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如圖．
②25℃時，NH₃•H₂O的電離常數(shù)K_b=1.8×10^-5．HF的電離常數(shù)K_a=7.2×10^-4，K_sp （MgF₂）=7.4×10^-11．
（1）加Na₂CO₃調(diào)節(jié)溶液的pH至5，得到廢渣2的主要成分是Al（OH）₃、Fe（OH）₃（填化學式）．
（2）Mg能與飽和NH₄Cl溶液反應產(chǎn)生NH₃，請用化學平衡移動原理解釋（用必要的文字和離子方程式回答）氯化銨水解生成鹽酸和一水合氨，NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，鎂和氫離子反應生成氫氣，氫離子濃度減小，促進平衡正向進行，生成的一水合氨布恩分解生成氨氣，Mg+2NH₄⁺=Mg²⁺+2NH₃↑+H₂↑．
（3）25℃時，1mol•L^-1的NaF溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{7.2×1{0}^{-4}}$ mol•L^-1（列出計算式即可）．NH₄F溶液呈酸性（填“酸性”、“堿性”或“中性”）．
（4）已知沉淀前溶液中c（Mg²⁺）=1.85×10^-3mol•L^-1，當除鎂率達到99%時，溶液中c（F^-）=2.0×10^-3 mol•L^-1．
（5）在NaOH溶液中用NaClO與NiSO₄反應可得NiO（OH），化學方程式為2NiSO₄+NaClO+4NaOH=2Na₂SO₄+NaCl+2NiO（OH）+H₂O
此空刪去；NiO（OH）與貯氫的鑭鎳合金可組成鎳氫堿性電池（KOH溶液），工作原理為：LaNi₅H₆+6NiO（OH）$?_{充電}^{放電}$LaNi₅+6NiO+6H₂O，負極的電極反應式：LaNi₅H₆+6OH^--6e-=LaNi₅+6H₂O．

Answer 1

分析 某NiO的廢料中有FeO、Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質(zhì)，加入稀硫酸溶解后過濾得到濾渣1為SiO₂，濾液為NiSO₄、FeSO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，再加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH，使鐵離子，鋁離子全部沉淀，過濾得到濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，濾液中加入NH₄F沉淀Mg²⁺，生成沉淀濾渣3為MgF₂，過濾得到的濾液，濾液中獲得NiSO₄．6H₂O晶體的方法是通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌，干燥得到晶體，失去結晶水得到硫酸鎳，
（1）加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH，使鐵離子，鋁離子全部沉淀；
（2）氯化銨溶液中銨根水解溶液顯酸性，鎂和氫離子反應生成氫氣，促進反應正向進行生成的一水合氨分解生成氨氣；
（3）25℃時，1mol•L^-1的NaF溶液中c（F^-）=1mol/L，結合電離平衡常數(shù)計算；一水合氨電離平衡常數(shù)數(shù)K_b=1.8×10^-5．HF的電離常數(shù)K_a=7.2×10^-4，HF電離程度大，對應離子水解程度��；
（4）已知沉淀前溶液中c（Mg²⁺）=1.85×10^-3mol•L^-1，當除鎂率達到99%時，c（Mg²⁺）=1.85×10^-5mol•L^-1，結合溶度積常數(shù)計算；
（5）在NaOH溶液中用NaClO與NiSO₄反應可得NiO（OH），同時生成硫酸鈉和氯化鈉．

解答 解：某NiO的廢料中有FeO、Al₂O₃、MgO、SiO₂等雜質(zhì)，加入稀硫酸溶解后過濾得到濾渣1為SiO₂，濾液為NiSO₄、FeSO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，再加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH，使鐵離子，鋁離子全部沉淀，過濾得到濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，濾液中加入NH₄F沉淀Mg²⁺，生成沉淀濾渣3為MgF₂，過濾得到的濾液，濾液中獲得NiSO₄．6H₂O晶體的方法是通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌，干燥得到晶體，失去結晶水得到硫酸鎳，
（1）加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH，使鐵離子，鋁離子全部沉淀生成氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，得到廢渣2的主要成分是Al（OH）₃、Fe（OH）₃，
故答案為：Al（OH）₃、Fe（OH）₃；
（2）Mg能與飽和NH₄Cl溶液反應產(chǎn)生NH₃，氯化銨水解生成鹽酸和一水合氨，NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，鎂和氫離子反應生成氫氣，氫離子濃度減小，促進平衡正向進行，生成的一水合氨布恩分解生成氨氣，Mg+2NH₄⁺=Mg²⁺+2NH₃↑+H₂↑，
故答案為：氯化銨水解生成鹽酸和一水合氨，NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，鎂和氫離子反應生成氫氣，氫離子濃度減小，促進平衡正向進行，生成的一水合氨布恩分解生成氨氣，Mg+2NH₄⁺=Mg²⁺+2NH₃↑+H₂↑；
（3）25℃時，1mol•L^-1的NaF溶液中c（F^-）=1mol/L，結合電離平衡常數(shù)Ka=7.2×10^-4，c（H⁺）=$\frac{7.2×1{0}^{-4}}{1}$=7.2×10^-4，c（OH-）=$\frac{Kw}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{7.2×1{0}^{-4}}$mol/L，一水合氨電離平衡常數(shù)數(shù)K_b=1.8×10^-5．HF的電離常數(shù)K_a=7.2×10^-4，HF電離程度大，則NH₄F溶液中銨根離子水解程度大，溶液顯酸性，
故答案為：$\frac{1{0}^{-14}}{7.2×1{0}^{-4}}$；酸性；
（4）已知沉淀前溶液中c（Mg²⁺）=1.85×10^-3mol•L^-1，當除鎂率達到99%時，c（Mg²⁺）=1.85×10^-5mol•L^-1，K_sp （MgF₂）=c（Mg²⁺）c²（F^-）=7.4×10^-11，c（F-）=$\frac{7.4×1{0}^{-11}}{1.85×1{0}^{-5}}$mol/L，c（F^-）=$\sqrt{\frac{7.4×1{0}^{-11}}{1.85×1{0}^{-5}}}$=2.0×10^-3mol/L，
故答案為：2.0×10^-3；
（5）在NaOH溶液中用NaClO與NiSO₄反應可得NiO（OH），同時生成硫酸鈉和氯化鈉，反應的化學方程式為：2NiSO₄+NaClO+4NaOH=2Na₂SO₄+NaCl+2NiO（OH）+H₂O，NiO（OH）與貯氫的鑭鎳合金可組成鎳氫堿性電池（KOH溶液），工作原理為：LaNi₅H₆+6NiO（OH）$?_{充電}^{放電}$LaNi₅+6NiO+6H₂O，負極是LaNi₅H₆失電子生成LaNi₅，電極反應為：LaNi₅H₆+6OH^--6e-=LaNi₅+6H₂O，
故答案為：2NiSO₄+NaClO+4NaOH=2Na₂SO₄+NaCl+2NiO（OH）+H₂O；LaNi₅H₆+6OH^--6e-=LaNi₅+6H₂O．

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純過程分析、物質(zhì)性質(zhì)的應用、電離平衡常數(shù)和溶度積常數(shù)的計算、原電池電極反應的書寫等，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．