题目
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表-|||-所示:-|||-金属离子 (M:2)^2+ ^3+ ^3+ (e)^2+-|||-开始沉淀时( =0.01molcdot (L)^-1 的pH 7.2 3.7 2.2 7.5-|||-沉淀完全时( =1.0times (10)^-5molcdot (L)^-1) 的pH 8.7 4.7 3.2 9.0-|||-回答下列问题:-|||-(1)"碱浸"中NaOH的两个作用分别是 __ 。-|||-为回收金属,用稀硫酸将"滤液①"调为中性,生成-|||-沉淀。"写出该反应的离子方程式 __ 。-|||-(2)"滤液②"中含有的金属离子是 __ o-|||-(3)"转化"中可替代H2O2的物质是 __ 若工-|||-NaOH溶液H2O2溶液-|||-艺流程改为先"调 pH" 后"转化",即-|||-滤渣③-|||-滤液③"中可能含有的杂质离子为 __-|||-(4)利用上述表格数据,计算Ni(OH)2的 _(sp)= __-|||-__ (列出计算式)。如果-|||-转化"后的溶液中 (N{i)_(1)}^2+ 浓度为 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_6fdcbc3a14b9da442ee62eb2b74ef0b8.jpg.0molcdot (L)^-1, 则"调-|||-pH"应控制的pH范围是 __ 。-|||-(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出-|||-能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离-|||-子方程式 __-|||-(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,-|||-其意义是 __
题目解答
答案
解析
步骤 1：碱浸的作用
碱浸中NaOH的作用有两个：一是除去油脂，二是溶解铝及其氧化物。这是因为NaOH可以与油脂发生皂化反应，生成肥皂和甘油，同时NaOH也可以与铝及其氧化物反应，生成可溶性的铝盐。
步骤 2：生成沉淀的反应
用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成的沉淀是氢氧化铝。这是因为铝离子在酸性条件下会与氢氧根离子结合生成氢氧化铝沉淀。反应的离子方程式为：$Al{(OH)}_{4}^{-} + {H}^{+} = Al{(OH)}_{3} \downarrow + {H}_{2}O$。
步骤 3：滤液②中的金属离子
滤液②中含有的金属离子是${Ni}^{2+}$、${Fe}^{2+}$和${Fe}^{3+}$。这是因为铝及其氧化物已经被除去，而镍、铁离子在碱性条件下不会沉淀。
步骤 4：转化中可替代H2O2的物质
“转化”中可替代H2O2的物质是O2（或空气）。这是因为O2可以氧化Fe2+为Fe3+，从而促进Fe3+的沉淀。
步骤 5：滤液③中的杂质离子
如果工艺流程改为先“调pH”后“转化”，则“滤液③”中可能含有的杂质离子为${Fe}^{3+}$。这是因为Fe3+在碱性条件下会沉淀，而Fe2+在酸性条件下不会沉淀。
步骤 6：计算Ni(OH)2的${K}_{sp}$
利用表格数据，计算Ni(OH)2的${K}_{sp}$。当$c=0.01mol\cdot {L}^{-1}$时，pH=7.2，此时${K}_{sp} = 0.01 \times {({10}^{7.2-14})}^{2}$。当$c=1.0\times {10}^{-5}mol\cdot {L}^{-1}$时，pH=8.7，此时${K}_{sp} = {10}^{-5} \times {({10}^{8.7-14})}^{2}$。
步骤 7：调pH的范围
如果“转化”后的溶液中${Ni}^{2+}$浓度为$1.0mol\cdot {L}^{-1}$，则“调pH”应控制的pH范围是3.2~6.2。这是因为Ni2+在pH=3.2时开始沉淀，而在pH=6.2时沉淀完全。
步骤 8：硫酸镍的氧化反应
硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。反应的离子方程式为：$2{Ni}^{2+} + {ClO}^{-} + 4{OH}^{-} = 2NiOOH \downarrow + {Cl}^{-} + {H}_{2}O$。
步骤 9：母液循环使用的意义
将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是提高镍回收率。这是因为母液中还含有未完全沉淀的镍离子，通过循环使用可以进一步回收镍。
碱浸中NaOH的作用有两个：一是除去油脂，二是溶解铝及其氧化物。这是因为NaOH可以与油脂发生皂化反应，生成肥皂和甘油，同时NaOH也可以与铝及其氧化物反应，生成可溶性的铝盐。
步骤 2：生成沉淀的反应
用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成的沉淀是氢氧化铝。这是因为铝离子在酸性条件下会与氢氧根离子结合生成氢氧化铝沉淀。反应的离子方程式为：$Al{(OH)}_{4}^{-} + {H}^{+} = Al{(OH)}_{3} \downarrow + {H}_{2}O$。
步骤 3：滤液②中的金属离子
滤液②中含有的金属离子是${Ni}^{2+}$、${Fe}^{2+}$和${Fe}^{3+}$。这是因为铝及其氧化物已经被除去，而镍、铁离子在碱性条件下不会沉淀。
步骤 4：转化中可替代H2O2的物质
“转化”中可替代H2O2的物质是O2（或空气）。这是因为O2可以氧化Fe2+为Fe3+，从而促进Fe3+的沉淀。
步骤 5：滤液③中的杂质离子
如果工艺流程改为先“调pH”后“转化”，则“滤液③”中可能含有的杂质离子为${Fe}^{3+}$。这是因为Fe3+在碱性条件下会沉淀，而Fe2+在酸性条件下不会沉淀。
步骤 6：计算Ni(OH)2的${K}_{sp}$
利用表格数据，计算Ni(OH)2的${K}_{sp}$。当$c=0.01mol\cdot {L}^{-1}$时，pH=7.2，此时${K}_{sp} = 0.01 \times {({10}^{7.2-14})}^{2}$。当$c=1.0\times {10}^{-5}mol\cdot {L}^{-1}$时，pH=8.7，此时${K}_{sp} = {10}^{-5} \times {({10}^{8.7-14})}^{2}$。
步骤 7：调pH的范围
如果“转化”后的溶液中${Ni}^{2+}$浓度为$1.0mol\cdot {L}^{-1}$，则“调pH”应控制的pH范围是3.2~6.2。这是因为Ni2+在pH=3.2时开始沉淀，而在pH=6.2时沉淀完全。
步骤 8：硫酸镍的氧化反应
硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。反应的离子方程式为：$2{Ni}^{2+} + {ClO}^{-} + 4{OH}^{-} = 2NiOOH \downarrow + {Cl}^{-} + {H}_{2}O$。
步骤 9：母液循环使用的意义
将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是提高镍回收率。这是因为母液中还含有未完全沉淀的镍离子，通过循环使用可以进一步回收镍。