Question

【题目】（加试题）三氧化二镍（Ni2O3）是一种灰黑色无气味有光泽的块状物，常用于制作重要的电子元件材料和蓄电池材料。某实验室尝试用工业废弃的NiO催化剂（还含有Fe2O3、CaO、CuO、BaO等杂质）为原料生产2NiOOHH2O沉淀，继而制备Ni2O3。实验工艺流程为：

已知：①有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.2
沉淀完全的pH	3.6	9.7	9.2

②常温下CaF2难溶于水，微溶于无机酸

（1）操作B中需调节pH范围为____，使用Na2CO3调节pH过程中发生的反应有___。实验人员发现温度不同时，镍的浸出率不同，浸出率与温度的关系如图所示。请解释当温度高于70℃时，浸出液中Ni2+含量降低的原因____。

（2）下列说法正确的是____

A.为提高酸浸效率，可充分搅拌或适当提高硫酸浓度

B.操作A中应持续通入过量H2S气体使杂质Cu2+彻底沉淀

C.浸出渣的主要成分为CaSO42H2O和BaSO4

D.为得到副产品胆矾，应蒸发浓缩至出现大量晶体，用玻璃纤维代替滤纸进行趁热过滤

（3）电解过程中，Cl－在阳极被氧化为ClO－，但是反应前后溶液中Cl－浓度不变。写出生成沉淀反应的离子方程式_____。

（4）操作C加入NaF后如何证明沉淀完全____。

（5）工业上也可通过将草酸镍（NiC2O42H2O）在热空气中干燥脱水，再在高温下煅烧三小时制得Ni2O3，同时获得混合气体。草酸镍受热分解的化学方程式为____。

Answer 1

【答案】3.6~7.2 CO32-+2H+═CO2↑+2H2O，2Fe3+ +3CO32- +3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑ 温度升高，Ni2+的水解程度增大，浸出渣中Ni(OH)2含量增大，浸出率降低 AC ClO－＋2Ni2+＋4OH－=2NiOOH·H2O↓＋Cl－ 静置取上层清液少许于试管中，再加入适量NaF溶液，若试管内无沉淀产生说明已经沉淀完全 2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑

【解析】

含镍催化剂与硫酸反应后Ba2＋形成BaSO4沉淀，通入硫化氢气体将Cu2＋沉淀，操作B除去Fe3＋，操作C除去Ca2＋，最后加氯化钠电解硫酸镍溶液得到2NiOOHH2O↓，最终得到Ni2O3，据此分析作答。

（1）亚铁离子不易除去，为了使铁元素被过氧化氢氧化到Fe3＋并彻底除去，需调节pH至高于沉淀前的pH且低于Ni(OH)2开始沉淀的pH，防止Ni元素的损失，即pH范围为3.6~7.2；加入碳酸钠调节过程中CO32－先与酸浸时过量H＋反应，再与Fe3＋发生双水解生成Fe(OH)3沉淀，则离子方程式为：CO32-+2H+═CO2↑+2H2O，2Fe3+ +3CO32- +3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑；随着温度升高，镍离子的水解程度增大，浸出渣中氢氧化镍的含量增大，浸出率降低。故答案为：3.6~7.2；CO32-+2H+═CO2↑+2H2O，2Fe3+ +3CO32- +3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑；温度升高，Ni2+的水解程度增大，浸出渣中Ni(OH)2含量增大，浸出率降低；

（2）A. 充分搅拌，适当提高酸浓度的方法可以促进金属氧化物的反应，A项正确；

B.持续通入过量H2S，虽有助于Cu2＋沉淀完全，但是额外消耗后续操作中添加的H2O2，造成试剂浪费，因此应通适量H2S即可，B项错误；

C. 硫酸与氧化镍、氧化铁、氧化钙、氧化铜、氧化钡分别生成硫酸盐产物，其中硫酸钡和硫酸钙难溶，因此浸出渣的主要成分为CaSO42H2O和BaSO4，C项正确；

D. 副产品胆矾含有结晶水，不可用蒸发结品方法分离提纯，D项错误，

故答案为：AC；

（3）Ni2＋被ClO－氧化产生2NiOOHH2O↓，ClO－被还原为Cl－，根据得失电子相等和电荷守恒、质量守恒配平得到ClO－＋2Ni2+＋4OH－=2NiOOH·H2O↓＋Cl－。

（4）证明所有Ca2＋均发生沉淀，可以静置取上层清液少许于试管中，再加入适量NaF溶液，若试管内无沉淀产生说明已经沉淀完全；

（5）草酸镍在热空气中干燥脱水后生成NiC2O4，再发生氧化还原反应，Ni由+2价升高到 +3价，则C由+3价降低到+2价，因生成混合气体，则另一气体为CO2，即生成Ni2O3、CO和CO2，再利用化合价升降相等，配平方程式为：2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑。