為回收利用含鎳催化劑(主要成分為NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)，科研人員研製了一種回收鎳的...

問題詳情：

為回收利用含鎳催化劑(主要成分為NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)，科研人員研製了一種回收鎳的新工藝。工藝流程如圖：

已知：①常溫下有關*氧化物開始沉澱和沉澱完全時的pH如下表所示：

②Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O

③常溫時，Ksp(CaF2)＝2.7×10－11

回答下列問題：

(1)寫出*浸時Fe2O3和硫*反應的化學方程式：_______________________________

________________________________________________________________________。

(2)浸出渣主要成分為CaSO4·2H2O和________兩種物質。

(3)*作B是除去濾液中的鐵元素，某同學設計瞭如下方案：向*作A所得的濾液中加入NaOH溶液，調節溶液pH在3.7～7.7範圍內，靜置，過濾。請對該實驗*作進行評價並說明理由：____________________________________________(若原方案正確，請說明理由；若原方案錯誤，請加以改正)。

(4)流程中的“副產品”為____________(填化學式)。在空氣中灼燒CuS可以得到銅的氧化物，向Cu、Cu2O、CuO組成的混合物中加入1 L 0.6 mol·L－1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同時收集到2 240 mL NO氣體(標準狀況下)，若該混合物中含0.1 mol Cu，與稀硫*充分反應至少消耗________mol H2SO4。

(5)*作C是為了除去溶液中的Ca2＋，若控制溶液中F－濃度為3×10－3 mol·L－1，則溶液中＝______。

(6)電解產生2NiOOH·H2O的原理分兩步：

①鹼*條件下，Cl－在陽極被氧化為ClO－。生產1 mol ClO－，消耗OH－________mol。

②Ni2＋被ClO－氧化產生2NiOOH·H2O沉澱，則該步反應的離子方程式為________________________________________________________________________。

【回答】

解析：根據題給資訊知含鎳催化劑加入硫**浸，NiO轉化為硫*鎳，Fe2O3轉化為硫*鐵，CaO轉化為硫*鈣，CuO轉化為硫*銅，BaO轉化為硫*鋇，硫*鋇為難溶物，硫*鈣為微溶物，過濾，浸出渣為CaSO4·2H2O和BaSO4兩種物質；向濾液中通入H2S，發生的反應為H2S＋Cu2＋===2H＋＋CuS↓、2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，過濾得CuS、S，灼燒生成銅的氧化物和二氧化硫，加硫**浸得硫*銅溶液，結晶得CuSO4·5H2O；*作B為除去混合液中的鐵元素，結合題給資料知應先用雙氧水將Fe2＋氧化為Fe3＋，再調節pH使鐵元素轉化為*氧化鐵沉澱，過濾，然後向濾液中加入NaF溶液，使Ca2＋轉化為CaF2沉澱，過濾，向濾液中加入NaCl電解生成2NiOOH·H2O，灼燒得Ni2O3，據此作答。

(1)Fe2O3為鹼*氧化物，與硫*反應生成Fe2(SO4)3和H2O，化學方程式為Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O。

(2)浸出渣主要成分為CaSO4·2H2O和BaSO4兩種物質。

(3)*作A所得的濾液中鐵元素以Fe2＋形式存在，向*作A所得的濾液中加入NaOH溶液，調節溶液pH在3.7～7.7範圍內，鐵元素沉澱不完全，故該實驗方案錯誤，應在調節pH前，先向濾液中加入H2O2，使溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋。

(4)流程中的“副產品”為CuSO4·5H2O。Cu、Cu2O、CuO與HNO3恰好完全反應時生成Cu(NO3)2、NO和H2O，**的物質的量為1 L×0.6 mol·L－1＝0.6 mol，NO的物質的量為0.1 mol，根據N原子守恆可知：n[Cu(NO3)2]＝0.25 mol，混合物中所含的Cu元素共有0.25 mol；根據電子轉移守恆得混合物中n(Cu2O)＝0.05 mol，n(CuO)＝0.25 mol－0.1 mol－0.05 mol×2＝0.05 mol，混合物中，0.1 mol Cu不與稀H2SO4反應，0.05 mol Cu2O、0.05 mol CuO與稀H2SO4反應，根據Cu2O、CuO中氧原子與H2SO4電離的H＋生成H2O，可得n(H2SO4)＝0.05 mol＋0.05 mol＝0.1 mol。

(5)為了除去溶液中的Ca2＋，控制溶液中F－濃度為3×10－3 mol·L－1，溶液中c(Ca2＋)＝＝ mol·L－1＝3×10－6 mol·L－1，則溶液中＝1.0×10－3。

(6)①鹼*條件下，Cl－在陽極被氧化為ClO－，則陽極的電極反應式為Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，生產1 mol ClO－，消耗2 mol OH－；②Ni2＋被ClO－氧化產生2NiOOH·H2O沉澱，反應的離子方程式為ClO－＋2Ni2＋＋4OH－===2NiOOH·H2O↓＋Cl－。

*：(1)Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O

(2)BaSO4

(3)方案錯誤，在調節pH前，應先向濾液中加入H2O2，使濾液中的Fe2＋氧化為Fe3＋

(4)CuSO4·5H2O　0.1

(5)1.0×10－3

(6)①2

②ClO－＋2Ni2＋＋4OH－===2NiOOH·H2O↓＋Cl－

知識點：電離平衡 水解平衡

題型：實驗,探究題