Question

实验室模拟回收某废旧含镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等）生产Ni₂O₃。其工艺流程为：

  
图Ⅰ                                        图Ⅱ
（1）根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为        。图Ⅱ表示镍的浸出率与温度的关系，当浸出温度高于70℃时，镍的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大，其原因是                              。
（2）工艺流程中“副产品”的化学式为             。
（3）已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

 
操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下实验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.7～7.7，静置，过滤。请对该实验方案进行评价：                （若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正）。
（4）操作C是为了除去溶液中的Ca²⁺，若控制溶液中F^－浓度为3×10^－3 mol·L^－1，则Ca²⁺的浓度为             ______mol·L^－1。（常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^－11）
（5）电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步：①碱性条件下Cl^－在阳极被氧化为ClO^－；②Ni²⁺被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀。第②步反应的离子方程式为                   。

Answer 1

（1）BaSO₄   温度升高，Ni²⁺的水解程度增大
（2）CuSO₄·5H₂O
（3）方案错误。在调节pH前，应先在滤液中加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺（其他合理均给分）
（4）3×10^－6
（5）ClO^－＋2Ni²⁺＋4OH^－=2NiOOH·H₂O＋Cl^－

解析试题分析：（1）由于含镍催化剂中含有氧化钡，能和稀硫酸反应生成白色沉淀硫酸钡，所以根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为BaSO₄。由于随着温度升高，Ni²⁺的水解程度增大，从而导致镍的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大。（2）CuS、S灼烧后溶于稀硫酸中生成硫酸铜，所以副产品应该是胆矾，即CuSO₄·5H₂O。（3）用氢氧化钠溶液调节溶液的pH值，容易引入杂质，所以方案是错误的。正确的操作应该是在调节pH前，应先在滤液中加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺。（4）根据常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^－11可知，溶液中F^－浓度为3×10^－3 mol·L^－1，则Ca²⁺的浓度为＝3×10^－6 mol/L。（5）Ni²⁺被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀，其还原产物是氯离子，则根据电子的得失守恒可知，第②步反应的离子方程式为ClO^－＋2Ni²⁺＋4OH^－＝2NiOOH·H₂O＋Cl^－。
考点：考查盐类水解、化学实验基本操作、溶度积常数的计算、方程式的书写