(2010•南通模拟)某化学研究性学习小组通过查阅资料,设计了如图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4•7H2

(2010•南通模拟)某化学研究性学习小组通过查阅资料,设计了如图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4•7H2O.已知某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni,还含有Al(31%)、Fe(1.3%)的单质及氧化物,其他不溶杂质(3.3%).

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下:
沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ni(OH)2
pH 5.2 3.2 9.7 9.2
回答下列问题:
(1)操作a、c中需使用的仪器除铁架台(带铁圈)、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为______.
(2)“碱浸”过程中发生的离子方程式是______.
(3)“酸浸”时所加入的酸是______(填化学式).酸浸后,经操作a分离出固体①后,溶液中可能含有的金属离子是______.
(4)操作b为调节溶液的pH,你认为pH的最佳调控范围是______.
(5)“调pH为2~3”的目的是______.
(6)产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeSO4•7H2O),其原因可能是______.
senu98 1年前 已收到1个回答 举报

lily杜2008 幼苗

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解题思路:(1)依据流程图分析判断,操作a是过滤得到固体和滤液,c是蒸发浓缩得到晶体过滤得到NiSO4•7H2O;
(2)含镍催化剂主要含有Ni,还含有Al(31%)的单质及氧化物,铝和氧化铝都可以和强酸强碱反应溶解得到溶液含有偏铝酸盐;
(3)依据最后制备NiSO4•7H2O,防止引入其他杂志离子需要加入硫酸进行溶解;铁及其化合物、镍和硫酸反应生成亚铁离子和镍离子,过滤后得到溶液为硫酸亚铁和硫酸镍溶液;
(4)依据氢氧化物沉淀的PH分析判断,加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子后,调节溶液PH使铁离子全部沉淀,镍离子不沉淀得到较纯净的硫酸镍溶液;
(5)调节溶液PH为酸性防止镍离子水解,减少镍离子的损失;
(6)含有绿矾晶体说明在加入过氧化氢保温过程中,过氧化氢未把亚铁离子全部氧化.

(1)操作a是过滤得到固体和滤液,c是蒸发浓缩得到晶体过滤得到NiSO4•7H2O;,操作a、c中需使用的仪器除铁架台(带铁圈)、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为
过滤装置中的漏斗和蒸发浓缩溶液需要的蒸发皿,
故答案为:漏斗、蒸发皿;
(2)“碱浸”过程中是为了除去铝及其氧化物,铝是两性元素和强碱反应,氧化铝是两性氧化物和强碱反应,镍单质和铁及其氧化物不和碱反应达到除去铝元素的目的;反应的两种方程式为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O,
故答案为:2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O;
(3))“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁单质及其氧化物,依据制备 目的是得到NiSO4•7H2O,加入的酸不能引入新的杂质,所以需要加入硫酸进行酸浸;镍、铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸镍溶液,故答案为:H2SO4;Ni2+、Fe2+
(4)依据图表中沉淀需要的溶液PH,加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子后,调节溶液PH使铁离子全部沉淀,镍离子不沉淀得到较纯净的硫酸镍溶液,pH应在3.2-9.2间,
故答案为:3.2-9.2;
(5)硫酸镍溶液需要蒸发浓缩结晶析出,为防止镍离子水解生成氢氧化镍沉淀,需要控制溶液pH在酸性条件下,故答案为:防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解;
(6)产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeSO4•7H2O),说明在加入过氧化氢氧化剂氧化亚铁离子时未把亚铁离子全部氧化,氢氧化亚铁沉淀的pH大于镍离子沉淀的pH,保温目的是把亚铁离子完全氧化,
故答案为:H2O2的用量不足(或H2O2失效)、保温时间不足导致Fe2+未被完全氧化造成的.

点评:
本题考点: 制备实验方案的设计.

考点点评: 本题考查了物质分离的实验设计和方法应用,主要是利用溶液不同PH条件下离子沉淀的情况不同,控制溶液PH除去杂质离子,得到较纯净的硫酸镍溶液来制备硫酸镍晶体,同时考查了除杂原则不能引入新的杂质,铝及其化合物性质分析判断,题目难度中等.

1年前

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