实验室模拟回收某废旧含镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)生产Ni2O3。其工艺流程如下:
(1)根据图甲所示的X射线衍射图谱,可知浸出渣含有三种主要成分,其中“物质X”为________。图乙表示镍的浸出率与温度的关系,当浸出温度高于70 ℃时,镍的浸出率降低,浸出渣中Ni(OH)2含量增大,其原因是
________________________________________________________________。
(2)工艺流程中副产品的化学式为______________。
(3)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 | 7.7 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 | 9.2 |
操作B是为了除去滤液中的铁元素,某同学设计了如下实验方案:向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液,调节溶液pH为3.7~7.7,静置,过滤。请对该实验方案进行评价:_____________________________________________
(若原方案正确,请说明理由;若原方案错误,请加以改正)。
操作C是为了除去溶液中的Ca2+,若控制溶液中F-浓度为3×10-3molL-1,则Ca2+的浓度为________mol·L-1。(常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10-11)
(5)电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步:①碱性条件下Cl-在阳极被氧化为ClO-;②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH·H2O沉淀。第②步反应的离子方程式为_______________________________________。
BaSO4 温度升高,Ni2+的水解程度增大
(2)CuSO4·5H2O (3)方案错误。在调节pH前,应先在滤液中加入H2O2,使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+
(4)3×10-6
(5)ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH·H2O+Cl-
(1)BaO与H2SO4反应得到BaSO4沉淀,进入浸出渣;Ni2+会发生水解反应:Ni2++2H2ONi(OH)2+2H+,该反应为吸热反应,故温度升高,平衡右移,Ni(OH)2含量增大,镍的浸出率降低。(2)CuS、S灼烧后转化为CuO和SO2,CuO被硫酸酸浸转化为硫酸铜溶液,结晶析出CuSO4·5H2O。(3)按题目操作无法将Fe2+除尽,从而导致有杂质存在,故可将Fe2+氧化为Fe3+后,再调pH,以便除去全部的铁元素。(4)c(Ca2+)=
=
=3×10-6(mol·L-1)。(5)先根据题意写出ClO-+Ni2+―→2NiOOH·H2O+Cl-,然后再根据电荷守恒和原子守恒配平。