Question

【題目】蘭尼鎳是一種帶有多孔結構的細小品粒組成的鎳鋁合金，被廣泛用作有機物的氫化反應的催化劑。以紅土鎳礦(主要成分為NiS、FeS和SiO2等)為原料制備蘭尼鎳的T藝流程如下圖所示：

(1)在形成Ni(CO)4的過程中，碳元素的化合價沒有變化，則Ni(CO)4中的Ni的化合價為________；

(2)已知紅土鎳礦煅燒后生成固體產物為Ni2O3和Fe2O3，而加壓酸浸后浸出液A中含有Ni2+，寫出有關鎳元素的加壓酸浸的化學反應方程式____________；

(3)“堿浸”的目的是使鎳產生多孔結構，從而增強對氫氣的強吸附性，此過程中發生反應的離子方程式為__________。

(4)浸出液B可以回收，重新生成鋁以便循環利用。請設計簡單的回收流程：浸出液B→_______________。

(示例：)

Answer 1

【答案】

(1)0；(2)2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2↑+4H2O；

(3)2Al+2OH-+2H2O=2A1O2-+3H2↑；

(4)Al(OH)3Al2O3Al；

【解析】

試題分析：紅土鎳礦(主要成分為NiS、FeS和SiO2等)煅燒發生氧化還原反應得到Ni2O3、Fe2O3(SiO2不反應)，加入硫酸加壓酸浸，Ni2O3、Fe2O3溶解，發生的反應有2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2↑+4H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，SiO2不與硫酸反應，過濾得到浸出渣A(SiO2)，浸出液A中含Ni2+、Fe3+，向浸出液A中通入H2S氣體，發生還原反應的離子方程式是：H2S+2Fe3+=2Fe2++2H++S，另外生成沉淀NiS，過濾得到鎳硫化合物NiS，再通入CO氣體，形成Ni(CO)4，加熱得到鎳，高溫熔融時通入氬氣，加入鋁，得到合金，將合金冷卻、粉碎，再用濃氫氧化鈉溶液堿浸，鋁與氫氧化鈉反應產生氫氣使鎳鋁合金產生多孔的結構，浸出液B中含偏鋁酸根，最后用蒸餾水洗浸出渣B，得到產品蘭尼鎳。

(1)通入CO氣體，形成Ni(CO)4，在形成Ni(CO)4的過程中，碳元素的化合價沒有變化，反應前后都是+2價，氧為-2價，根據化合價代數和為零可知Ni的化合價為0，故答案為：0；

(2)已知紅土鎳礦煅燒后生成Ni2O3，加壓酸浸后浸出液A中含有Ni2+，鎳的化合價降低發生還原反應，只有氧的化合價能升高，所以產物有氧氣，則發生的反應是2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2↑+4H2O，故答案為：2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2↑+4H2O；

(3)浸出液A中含Ni2+、Fe3+，向浸出液A中通入H2S氣體，三價鐵具有較強氧化性，與硫化氫發生還原反應，離子方程式是：H2S+2Fe3+=2Fe2++2H++S↓，故答案為：H2S+2Fe3+=2Fe2++2H++S↓；

(4)高溫熔融時通入氬氣，加入鋁，得到合金，不能把氬氣換為CO，因為冷卻時，CO能與Ni反應生成Ni(CO)4，故答案為：不能，因為冷卻時，CO能與Ni反應生成Ni(CO)4；

(5)將合金冷卻、粉碎，再用濃氫氧化鈉溶液堿浸，鋁與氫氧化鈉反應產生氫氣使鎳鋁合金產生多孔的結構，發生的反應為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；浸出反應所用的NaOH溶液的濃度要大，若NaOH溶液較稀時，則會產生少量的Al(OH)3沉淀而阻止浸出反應的持續進行，因為Al溶于堿液生成AlO2-時在水中存在下列平衡：AlO2-+2H2OAl(OH)3+OH-，OH-濃度過小，對AlO2-的水解的抑制作用小，所以，產生的Al(OH)3就會沉積下來進而阻止浸出反應持續進行，故答案為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；因為Al溶于堿液生成AlO2-時在水中存在下列平衡：AlO2-+2H2OAl(OH)3+OH-，OH-濃度過小，對AlO2-的水解的抑制作用小，所以，產生的Al(OH)3就會沉積下來進而阻止浸出反應持續進行；

(6)浸出液B中含偏鋁酸根，可通入過量二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，再加熱灼燒使其分解得到氧化鋁，加入冰晶石，在熔融態下電解氧化鋁得到鋁，回收流程可表示為：浸出液BAl(OH)3Al2O3故答案為：Al(OH)3Al2O3Al。