Question

【题目】醋酸镍[（CH3COO）2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下：

相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：

金属离子	开始沉淀时的pH	沉淀完全时的pH		物质	20℃时溶解性（H2O）
Fe3+	1.1	3.2		CaSO4	微溶
Fe2+	5.8	8.8		NiF	可溶
Al3+	3.0	5.0		CaF2	难溶
Ni2+	6.7	9.5		NiCO3	Ksp=1.0×10-5

（1）将含镍废料粉碎的目的是_______________________________________________。

（2）“酸浸”实验中，镍的浸出率结果如图所示，从能量损耗和成本角度考虑，若要使镍的浸出效果最佳，选择的最好温度和时间分别为______℃、______ min。

（3）实验过程中，滤渣1主要成分的化学式为________、________。

（4）调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是_____～______。选择此范围的目的是__________________________________。

（5）酸浸过程中，lmol NiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式：______________________________。

（6）沉镍过程中,若c（Ni2+）＝4.0 mol·L－1，欲使100 mL该滤液中的Ni2＋沉淀完全[c（Ni2+）≤10－5mol·L－1]，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为_____g。（保留小数点后1位有效数字）

Answer 1

【答案】 增大固液接触面积，提高镍的浸出率 70 120 SiO2 CaSO4 5.0 6.7 使Al3+、Fe3+转化为沉淀，二不能使Ni2+转化为沉淀 NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O 53.0

【解析】含镍废料（含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）粉碎，加硫酸和硝酸酸浸，过滤，滤渣1为二氧化硅和硫酸钙，浸出液含有Ni2+、Fe2+、Al3+、Ca2+，加H2O2把亚铁离子氧化为Fe3+，然后加NaOH调节pH，使Al3+、Fe3+转化为沉淀，同时Ni2+不能转化为沉淀，所以调节pH的范围5.0≤pH<6.7，过滤，滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝，滤液中含有Ni2+、Ca2+，再加氟化铵，生成CaF2沉淀，过滤，滤渣3为CaF2，滤液中加碳酸钠生成NiCO3沉淀，过滤，滤渣中加醋酸溶解，生成（CH3COO）2Ni溶液，然后蒸发浓缩、冷却结晶得到（CH3COO）2Ni固体；（1）将含镍废料粉碎的目的是增大固液接触面积，提高镍的浸出率；（2）由图象可知，为70℃、120min时，酸浸出率最高；（3）由流程分析可知，滤渣1为SiO2和CaSO4；（4）调节pH使Al3+、Fe3+转化为沉淀，同时Ni2+不能转化为沉淀，根据表中的数据可知，调节pH的范围为5.0≤pH<6.7；（5）酸浸过程中，1mol NiS被硝酸氧化失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体，则生成NO和SO2，其反应的化学方程式为：NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O；（5）已知NiCO3的Ksp=9.6×10-4，使100mL该滤液中的Ni2+沉淀物完全，即[c（Ni2+）≤10-5molL-1]，则溶液中c（CO32-）==mol/L=1mol/L，与Ni2+反应的n（CO32-）=cV=4.0mol/L×0.1L=0.4mol，则加入的碳酸钠的总物质的量n（CO32-）=0.4mol+1mol/L×0.1L=0.5mol，所以m=nM=0.5mol×106g/mol=5.3g。