Question

【題目】已知草酸鎳晶體(NiC2O4·2H2O)難溶于水，工業上從廢鎳催化劑(主要成分為Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程如圖所示：

已知：①相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表：

金屬離子	Fe3+	Fe2+	Al3+	Ni2+
開始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

②Ksp(CaF2)=1.46×10－10

③當某物質濃度小于1.0×10－5mol·L－1時，視為完全沉淀。

（1）請寫出一種能提高“酸浸”速率的措施：_________________________________。

（2）試劑a是一種綠色氧化劑，寫出“氧化”時反應的離子方程式______________．

（3）pH的調控范圍為__________，

（4）寫出“沉鈣”時的離子反應方程式：_________________________________。當Ca2+沉淀完全時，溶液中F－濃度的最小值為___________mol·L－1(寫出計算式即可)。證明Ni2+已經沉淀完全的實驗操作及現象是_________。

（5）操作a的內容是___________________________

Answer 1

【答案】把廢鎳催化劑粉碎或適當提高酸的濃度或攪拌或加熱 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 5.0≤pH<6.8 Ca2++2F-=CaF2↓ 取適量的上層清液于試管中，繼續滴加草酸銨溶液，無沉淀生成 過濾、洗滌、干燥

【解析】

實驗原理：廢鎳催化劑(主要成分為Ni，含Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體。先加硫酸后過濾除去了SiO2；再H2O2氧化Fe2+；接著再加入Ni（OH）2使Fe3+、Al3+轉化為Fe（OH）3、Al（OH）3；緊接著加入NH4F，得到CaF2沉淀從而除去Ca2+；最后加入（NH4）2C2O4，除去Ni2+。

（1）根據影響化學反應速率的因素可知，提高浸出率，可把廢鎳催化劑粉碎或適當加熱、適當增大硫酸濃度、攪拌等；
（2）試劑a是一種綠色氧化劑，所以加入a的是H2O2，過氧化氫中-1價的氧變成產物中-2價的氧，亞鐵離子被氧化成鐵離子，所以“氧化”時反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）根據表中的數據可知，pH為5.0時，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH為6.8時Ni2+開始沉淀，所以pH的調控范圍為5.0≤pH<6.8，其反應的原理為：加入Ni（OH）2調節消耗溶液中的氫離子，促使Fe3+、Al3+的水解平衡右移，使Fe3+、Al3+轉化為相應的沉淀；
（4）向濾液中加入NH4F，得到CaF2沉淀，“沉鈣”時反應的離子方程式為：Ca2++2F-=CaF2↓，

當Ca2+沉淀完全時，認為c（Ca2+）=1.0×10－5mol·L－1，c（F-）== mol·L－1。證明Ni2+已經沉淀完全的實驗步驟及現象是取上層清液，繼續滴加（NH4）2C2O4溶液，無沉淀生成；
（5）根據上面的分析可知，操作a的內容是過濾、洗滌、干燥。