某實驗室以含鎳廢料(主要成分為NiO,還含有少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)為原料製備Nix...
問題詳情:
某實驗室以含鎳廢料(主要成分為NiO,還含有少量 FeO、Fe2O3、CoO、BaO 和SiO2)為原料製備NixOy 和碳*鈷(CoCO3)的工藝流程如圖:
已知有關*氧化物開始沉澱和沉澱完全的 pH 如表:
*氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Ni(OH)2 |
開始沉澱的 pH | 1.5 | 6.5 | 7.2 | 7.7 |
沉澱完全的 pH | 3.7 | 9.7 | 9.4 | 9.2 |
請回答以下問題:
(1)“濾渣Ⅰ”主要成分為(填化學式)_____。
(2)“氧化”時(加入 NaClO3)的離子方程式為_____。
(3)加入 Na2CO3 來“調 pH”的目的是生成黃*鐵釩沉澱而除去鐵,也可通過加入MO(對應的金屬氧化物)來調節 pH 將鐵除去,則 pH 控制的範圍為_____。
(4)在實驗室萃取*作應該在_____中完成(填儀器名稱),向水相中加入NaHCO3 時的離子方程式為_________。
(5)從 NiSO4 溶液獲得NiSO4·6H2O 晶體的*作依次是:_____,_________,過濾,洗滌,乾燥。“煅燒”時剩餘固體質量與溫度變化曲線如圖,該曲線中 B 段所表示氧化物的名稱為_____。
【回答】
(1). BaSO4和SiO2 (2). (3). 3.7<pH<7.2 (4). 分液漏斗 (5). (6). 蒸發濃縮 (7). 冷卻結晶 (8). 三氧化二鎳
【解析】
原料的成分含有NiO,FeO,Fe2O3,CoO,BaO和SiO2,最終要製備兩種產物,一種是鎳的氧化物,一種是CoCO3,所以FeO,,BaO和SiO2要在製備過程中逐步去除。第一步加*溶解原料,考慮到發生的反應,就可得知濾渣和濾液的成分。題幹中還提供了有關*氧化物開始沉澱和沉澱完全的pH的表格,經過分析可知,要想去除鐵元素,應當把鐵元素全都轉化為三價鐵再調節pH才能在不降低產品產量的同時除淨雜質鐵元素。最後根據失重曲線判斷物質的組成,可通過原子守恆進行計算,再進一步判斷即可。
【詳解】(1)原料的成分有NiO,FeO,Fe2O3,CoO,BaO和SiO2;加入硫**溶,SiO2不反應,所以會出現在濾渣中,BaO會最終變成BaSO4沉澱,所以也會出現在濾渣中;
(2)氧化步驟的目的是將二價鐵轉變成三價鐵,便於在後續步驟中沉澱法除去,所以離子方程式為;
(3)加入Na2CO3這一步是為了除去鐵,同時也要避免其他元素的損耗,所以選擇的pH區間為3.7~7.2;
(4)萃取最關鍵的儀器是分液漏斗;加入碳***後,產物之一是CoCO3沉澱,考慮到NaHCO3是過量的,所以最終的離子方程式為;
(5)由溶液獲取結晶的常規*作是:蒸發濃縮,冷卻結晶,過濾洗滌乾燥;硫*鎳晶體的摩爾質量是263g/mol,所以26.3g即為0.1mol;280℃開始,固體的質量減少,這個時期是因為結晶水丟失導致的,所以A段對應的物質就是0.1mol的NiSO4;溫度到600℃,固體的質量再次下降,得到最終的鎳的氧化物;根據原子守恆,8.3g氧化物中Ni的質量為5.9g,那麼O的質量為2.4g即0.15mol,所以固體氧化物中,所以固體氧化物即三氧化二鎳。
知識點:電離平衡 水解平衡
題型:綜合題
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