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【题目】利用某废镍催化剂(含NiCO3、Na2SiO3,少量Fe3O4、Cr2O3)制备NiSO4,流程如下:

(1)“酸溶后,加入十六烷基三甲基氯化铵溶液出现大量白色沉淀,写出酸溶时生成硅酸的离子方程式:_________________

(2)“碱析时,常温下调pH=____Fe3+恰好沉淀完全;工业上把pH调至10,此时沉淀物有Fe(OH)3____,目的是_________

(3)300mL“除硅酸后的溶液,加入双氧水受热th,得到关于沉淀率的关系图如下。

合适的工艺条件为____________

温度不能太高的原因是____

(4)“一次沉镍产物为NiS,稀硝酸与之反应的化学反应方程式为____

【答案】 2H+ + SiO32- = H2SiO3(胶体) 3.2 Ni(OH)2 把Cr3+转化为CrO2-,除去铬元素 70℃ 每300mL加入8mL双氧水 70℃以后沉淀率增加不大,同时双氧水分解速率加快,增加了成本 3NiS + 8HNO3 = 2NO↑ + 4H2O + 3Ni(NO3)2 + 3S↓

【解析】分析:废镍催化剂加入硫酸酸溶后碳酸镍转化为硫酸镍,硅酸钠转化为硅酸,四氧化三铁转化为硫酸铁、硫酸亚铁,Cr2O3转化为硫酸铬,加入双氧水将亚铁离子氧化为铁离子,加入氢氧化钠沉淀铁离子。根据已知信息可知加入氨水沉淀铬离子,利用H2S沉淀镍离子,利用硝酸的氧化性除去硫,然后再利用氢氧化钠沉淀镍离子,最后用硫酸溶解得到硫酸镍,据此解答。

详解:(1)“酸溶”后,加入十六烷基三甲基氯化铵溶液出现大量白色沉淀,这说明“酸溶”时生成的是硅酸胶体,所以“酸溶”时生成硅酸的离子方程式为2H+ +SiO32-H2SiO3(胶体)。

(2)根据氢氧化铁的溶度积常数可知铁离子恰好沉淀时溶液中氢氧根的浓度是,则溶液的pH3.2;由于氢氧化铬的性质类似于氢氧化铝,则当氢氧化钠过量时会生成NaCrO2,因此工业上把pH调至10,此时沉淀物有Fe(OH)3Ni(OH)2,目的是把Cr3+转化为CrO2-,除去铬元素。

(3)①根据图像可知温度为70℃、加入8mL双氧水时沉淀率高,因此合适的工艺条件为70℃、每300mL加入8mL双氧水;

②由于70℃以后沉淀率增加不大,同时双氧水分解速率加快,增加了成本,所以温度不能太高。

(4)“一次沉镍”产物为NiS,由于硝酸具有氧化性,则稀硝酸与之反应的化学反应方程式为3NiS+8HNO32NO↑+4H2O+3Ni(NO3)2+3S↓。

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(2)已知:

①2Mo(s)+3O2(g)=2MoO3(s)△H1

②2MoS2(s)+7O2(g)=2MoO3(s)+4SO2(g)△H2

③MoS2(s)+2O2(g)=Mo(s)+2SO2(g)△H3

则△H3=_________(用含△H1、△H2的代数式表示)。

(3)碳酸钠作固硫剂并用氢还原辉钼矿的原理为:MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)△H。实验测得平衡时的有关变化曲线如图所示。

图1:温度与平衡时气体成分的关系 图2:正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系

①一定温度下,在体积为固定的密闭容器中进行上述反应,下列能说明反应达到了平衡状态的是____(填序号)。

A.2v(H2)=v(CO)

B.CO体积分数保持不变

C.混合气体的平均相对分子质量不再变化

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②图1中A点对应的平衡常数Kp=__(已知A点压强为0.lMPa,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

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