Question

18．某工廠從廢含鎳有機(jī)催化劑中回收鎳的工藝流程如圖所示（已知廢催化劑中含有Ni 70.0%及一定量的Al、Fe、SiO₂和有機(jī)物，鎳及其化合物的化學(xué)性質(zhì)與鐵的類似，但Ni²⁺的性質(zhì)較穩(wěn)定）．

已知：部分陽離子以氫氧化物的形式完全沉淀時(shí)的pH如下表所示．

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

回答下列問題：
（1）濾渣a的成分是SiO₂，用乙醇洗滌廢催化劑的目的是溶解、除去有機(jī)物，從廢渣中回收乙醇的方法是蒸餾．
（2）為提高酸浸速率，可采取的措施有將廢催化劑粉碎或適當(dāng)?shù)靥岣吡蛩岬臐舛�、浸泡時(shí)的溫度（答一條即可）．
（3）硫酸酸浸后所得濾液A中可能含有的金屬離子是Al³⁺、Fe²⁺、Ni²⁺，向其中加入H₂O₂的目的是加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，有利于分離，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）利用化學(xué)鍍（待鍍件直接置于含有鍍層金屬的化合物的溶液中）可以在金屬、塑料、陶瓷等物品表面鍍上一層金屬鎳或鉻等金屬．與電鍍相比，化學(xué)鍍的最大優(yōu)點(diǎn)是不消耗電能，節(jié)約能源．
（5）濾液C進(jìn)行如下所示處理可以制得NiSO₄•7HO．濾液C$\stackrel{調(diào)PH=3}{→}$溶液D$\stackrel{操作X}{→}$NiSO₄•7H₂SO
①操作X的名稱是蒸發(fā)結(jié)晶．
②產(chǎn)品晶體中有時(shí)會混有少量綠礬（FeSO₄•7H₂O），可能是由于生產(chǎn)過程中H₂O₂的用量不足（或H₂O₂失效）導(dǎo)致Fe²⁺未被完全氧化．
③NiSO₄在強(qiáng)堿溶液中用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．

Answer 1

分析 用乙醇洗滌溶解并除去有機(jī)物雜質(zhì)，“酸浸”時(shí)主要是溶解鎳金屬和鐵、Al單質(zhì)，只有SiO₂不與硫酸反應(yīng)，過濾得到濾渣a是SiO₂；濾液A加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，B溶液調(diào)節(jié)pH=6，使溶液中Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，通過過濾而除去，由表中數(shù)據(jù)，加入試劑X的目的是將鎳轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂，故X是堿類物質(zhì)；Ni（OH）₂轉(zhuǎn)化為單質(zhì)鎳的方法是先將其加熱使其轉(zhuǎn)化為NiO，然后用還原劑進(jìn)行還原，如通過鋁熱反應(yīng)．
（1）用乙醇洗滌的目的是溶解并除去有機(jī)物雜質(zhì)，利用蒸餾的方法可將乙醇與其他有機(jī)物分離開；只有SiO₂不與硫酸反應(yīng)，故濾渣a的成分是SiO₂；
（2）將廢催化劑粉碎或適當(dāng)?shù)靥岣吡蛩岬臐舛�、浸泡時(shí)的溫度均可提高酸浸速率；
（3）加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，由表中數(shù)據(jù)及流程圖知，加入試劑X的目的是將鎳轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂；
（4）從能源消耗方面分析化學(xué)鍍的優(yōu)點(diǎn)；
（5）①由溶液得到晶體的操作為蒸發(fā)結(jié)晶；
②產(chǎn)品晶體中有時(shí)會混有少量綠礬（FeSO₄•7H₂O），可能是由于生產(chǎn)過程中H₂O₂的用量不足（或H₂O₂失效），可能會導(dǎo)致Fe²⁺未被完全氧化，從而使產(chǎn)品晶體中混有少量綠礬（FeSO₄•7H₂O）；
③NiSO₄在強(qiáng)堿溶液中用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．

解答 解：（1）用乙醇洗滌的目的是溶解并除去有機(jī)物雜質(zhì)，利用蒸餾的方法可將乙醇與其他有機(jī)物分離開；只有SiO₂不與硫酸反應(yīng)，故濾渣a的成分是SiO₂，故答案為：SiO₂；溶解、除去有機(jī)物；蒸餾；
（2）將廢催化劑粉碎或適當(dāng)?shù)靥岣吡蛩岬臐舛�、浸泡時(shí)的溫度均可提高酸浸速率，故答案為：將廢催化劑粉碎或適當(dāng)?shù)靥岣吡蛩岬臐舛�、浸泡時(shí)的溫度；
（3）依據(jù)分析可知濾液A中可能含有的金屬離子是Al³⁺、Fe²⁺、Ni²⁺，加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，有利于分離，反應(yīng)離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，由表中數(shù)據(jù)及流程圖知，加入試劑X的目的是將鎳轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂，故X是堿類物質(zhì)，X可以為NaOH，
故答案為：Al³⁺、Fe²⁺、Ni²⁺；加入H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，有利于分離；2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）與電鍍相比，化學(xué)鍍的最大優(yōu)點(diǎn)是：不消耗電能，節(jié)約能源，故答案為：不消耗電能，節(jié)約能源；
（5）①由溶液得到晶體的操作為蒸發(fā)結(jié)晶，所以操作X的名稱是蒸發(fā)結(jié)晶，故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；
②產(chǎn)品晶體中有時(shí)會混有少量綠礬（FeSO₄•7H₂O），可能是由于生產(chǎn)過程中H₂O₂的用量不足（或H₂O₂失效），可能會導(dǎo)致Fe²⁺未被完全氧化，從而使產(chǎn)品晶體中混有少量綠礬（FeSO₄•7H₂O），故答案為：H₂O₂的用量不足（或H₂O₂失效）；
③NiSO₄在強(qiáng)堿溶液中用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 本題以工藝流程為載體，考查了物質(zhì)分離提純、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素、沉淀轉(zhuǎn)化、化學(xué)計(jì)算、氧化還原反應(yīng)配平等，是高考�？碱}型，綜合性較強(qiáng)，涉及知識面較廣，側(cè)重考查學(xué)生對知識的遷移應(yīng)用，關(guān)鍵是對工藝流程理解分析，難度中等．