Question

【題目】工業(yè)上利用廢鎳催化劑(主要成分為Ni，還含有一定量的Zn、Fe、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程如下：

(1)請寫出一種能提高“酸浸”速率的措施：________________________；濾渣I的成分是____________(填化學式)。

(2)除鐵時，控制不同的條件可以得到不同的濾渣II。已知濾渣II的成分與溫度、pH的關系如圖所示：

①若控制溫度40℃、pH=8，則濾渣II的主要成分為_________________________(填化學式)。

②若控制溫度80℃、pH=2，可得到黃鐵礬鈉[Na2Fe6(SO4)4(OH)12](圖中陰影部分)，寫出生成黃鐵礬鈉的離子方程式：___________________________________________。

(3)已知除鐵后所得100 mL溶液中c(Ca2+)=0.01mol·L-1，加入100 mL NH4F溶液，使Ca2+恰好沉淀完全即溶液中c(Ca2+)=1×10-5 mol·L-1，則所加c(NH4F)=_________mol·L-1。[已知Ksp(CaF2)=5.29×10-9]

(4)加入有機萃取劑的作用是________________________。

(5)某化學鍍鎳試劑的化學式為MxNi(SO4)y(M為+1價陽離子，Ni為+2價，x、y均為正整數(shù))。為測定該鍍鎳試劑的組成，進行如下實驗：

I．稱量28.7g鍍鎳試劑，配制100 mL溶液A；

Ⅱ．準確量取10.00 mL溶液A，用0.40 mol·L-1的EDTA(Na2H2Y)標準溶液滴定其中的Ni2+(離子方程式為Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+)，消耗EDTA標準溶液25.00mL；

Ⅲ．另取10.00 mL溶液A，加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀4.66g。

①配制100 mL鍍鎳試劑時，需要的儀器除藥匙、托盤天平、玻璃棒、燒杯、量筒、膠頭滴管外，還需要________________________。

②該鍍鎳試劑的化學式為________________________________。

Answer 1

【答案】 把廢鎳催化劑粉碎、適當加熱，適當增大酸的濃度或攪拌等 SiO2、CaSO4 FeOOH 2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+ 6.6×10-2 除去溶液中的Zn2+ 100mL容量瓶 (NH4)2Ni(SO4)2

【解析】試題分析：(1)根據影響反應速率的因素分析提高“酸浸”速率的措施；廢鎳催化劑中SiO2與硫酸不反應，CaO與硫酸反應的產物CaSO4微溶于水；(2)根據濾渣II的成分與溫度、pH的關系圖，可知控制溫度40℃、pH=8時，濾渣II的主要成分；②Na2Fe6(SO4)4(OH)12中鐵元素化合價是+3，可知ClO-把Fe2+氧化為Fe3+，同時生成Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀；(3)根據方程式Ca2++2F-= CaF2↓，沉淀Ca2+消耗0.002mol NH4F ，根據Ksp(CaF2)=5.29×10-9，沉淀Ca2+后，溶液中c(F-)= ；(4)根據流程圖，加入有機萃取劑的作用是除去溶液中的Zn2+；(5)①根據配制100mL一定物質的量濃度溶液分析需要的儀器；②根據Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+計算Ni2+的物質的量，根據 可計算相對分子質量；根據10.00 mL溶液A，加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀4.66g，可計算SO42-的物質的量，根據n(Ni2+)：n(SO42-)計算y值，根據化合價代數(shù)和等于零計算x值，最后根據相對分子質量計算M的相對原子質量。

解析：(1)根據影響反應速率的因素，升高溫度、把廢鎳催化劑粉碎、適當增大酸的濃度或攪拌等，都可以提高“酸浸”速率；廢鎳催化劑中SiO2與硫酸不反應，CaO與硫酸反應的產物CaSO4微溶于水，所以濾渣I的成分是SiO2、CaSO4；(2) ①根據濾渣II的成分與溫度、pH的關系圖，可知控制溫度40℃、pH=8時，濾渣II的主要成分是FeOOH；②Na2Fe6(SO4)4(OH)12中鐵元素化合價是+3，可知ClO-把Fe2+氧化為Fe3+，同時生成Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀，反應的離子方程式是2Na++3ClO-+6Fe2++4SO42-+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+；(3)根據方程式Ca2++2F-= CaF2↓，沉淀Ca2+消耗0.002mol NH4F ，根據Ksp(CaF2)=5.29×10-9，沉淀Ca2+后，溶液中c(F-)= ，設加入c(NH4F)=c mol·L-1，則 =；c=6.6×10-2；(4)根據流程圖，加入有機萃取劑的作用是除去溶液中的Zn2+；(5)①根據配制100mL一定物質的量濃度溶液需要100mL容量瓶；②根據Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+，n(Ni2+)=0.025L0.4 mol·L-1=0.01mol ，根據 ，MxNi(SO4)y的相對分子質量= ； 10.00 mL溶液A，加入足量的BaCl2溶液，得到硫酸鋇4.66g，所以SO42-的物質的量0.02mol，根據n(Ni2+)：n(SO42-)=1：y，則y=2，根據化合價代數(shù)和等于零,x=2，設 M的相對原子質量是a，則2a+59+96=287；a=18，所以M是NH4+，該鍍鎳試劑的化學式為(NH4)2Ni(SO4)2。