Question

【题目】硫酸镍是电镀工业必不可少的化工原料。从不锈钢废渣(主要含Fe42.35%、Cr9.67%、Ni5.1%、C4.7%、Si3.39%等)中制取硫酸镍晶体的工艺流程如图：

已知：①Cr3+与氨水反应时有少量Cr3+生成[Cr(NH3)6]3+，但加热时该络合物易分解。Ni2+与氨水反应生成[Ni(NH3)6]2+，该络合物加热时稳定，用硫酸酸化时生成相应的硫酸盐。

②Na2CrO4溶液中加酸调节pH为3.5时，CrO42-转化为Cr2O72-。

③相关物质在不同温度时溶解度如下表：

温度 溶解度/g 物质	20℃	30℃	40℃	60℃	80℃	90℃
Na2SO4	19.5	40.8	48.8	45.3	43.7	42.7
Na2Cr2O7	183	198	215	269	376	405

（1）“酸浸”后得到的溶液中主要含有FeSO4、NiSO4、Cr2(SO4)3，生成NiSO4的化学方程式为___。“酸浸”时需控制温度为90℃左右，可以采用的加热方式是___。

（2）“过滤”前，适当加热的目的是___。

（3）对“过滤”所得的滤渣进行洗涤，检验滤渣已洗涤干净的方法是___。

（4）“过滤”时产生的滤渣可用于制备Na2Cr2O7晶体。

①滤渣经干燥后与Na2CO3混合在空气中煅烧生成Na2CrO4和CO2，此反应的化学方程式为___。

②请补充完整上述煅烧后混合物制备Na2Cr2O7晶体(橙红色)的实验方案：水浸，过滤，___，烘干得Na2Cr2O7晶体（必须使用的试剂有：硫酸，蒸馏水）。

Answer 1

【答案】Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑ 90℃水浴加热 使[Cr(NH3)6]3+分解生成Cr(OH)3沉淀 取少量最后一次洗涤液于试管中，加入BaCl2溶液，若无沉淀生成，则已洗净 4Cr(OH)3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2+6H2O 向滤液中加入硫酸调节pH至3.5，将溶液加热到90℃(以上)蒸发结晶，至有少量橙红色晶体析出时趁热过滤，滤液降温至40℃结晶，过滤，用蒸馏水洗涤，干燥，得Na2Cr2O7晶体

【解析】

由工艺流程图分析可知，从不锈钢废渣(主要含Fe 42.35%、Cr 9.67%、Ni 5.1%、C 4.7%、Si 3.39%等)，由实验流程可知，硫酸溶解分离出残渣为Si、C，“酸浸”后得到的溶液中主要含有FeSO4、NiSO4、Cr2(SO4)3，然后结晶分离出绿矾，结晶信息可知加氨水生成[Cr(NH3)6]3+，但加热时该络合物易分解，而Ni2+与氨水反应生成[Ni(NH3)6]2+，该络合物加热时稳定，过滤分离出[Ni(NH3)6]2+，用硫酸酸化时生成NiSO4，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出硫酸镍晶体，以此来解答。

根据上述分析可知：

(1)生成NiSO4的化学方程式为Ni+H2SO4═NiSO4+H2↑，“酸浸”时需控制温度为90℃左右，可以采用的加热方式是90℃水浴加热，故答案为：Ni+H2SO4═NiSO4+H2↑；90℃水浴加热；

(2)“过滤”前，适当加热的目的是使[Cr(NH3)6]3+分解生成Cr(OH)3沉淀，故答案为：使[Cr(NH3)6]3+分解生成Cr(OH)3沉淀；

(3)对“过滤”所得的滤渣进行洗涤，检验滤渣已洗涤干净的方法是检验是否含有硫酸根离子，即取少量最后一次洗涤过滤液于试管中，先用盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，若无沉淀生成，则已洗净，故答案为：取少量最后一次洗涤过滤液于试管中，先用盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，若无沉淀生成，则已洗净；

(4)①滤渣经干燥后与Na2CO3混合在空气中煅烧生成Na2CrO4和CO2，此反应的化学方程式为4Cr(OH)3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2+6H2O，故答案为：4Cr(OH)3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2+6H2O；

②根据题干信息可知制备Na2Cr2O7晶体(橙红色)的实验方案：水浸，过滤，向滤液中加入硫酸调节pH至3.5，将溶液加热到90℃(以上)蒸发结晶，有大量无色晶体析出，至有少量橙红色晶体析出时趁热过滤，滤液降温至40℃结晶，过滤，用蒸馏水洗涤，干燥，得Na2Cr2O7晶体。