NiSO4•6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可由电镀废渣(除含镍外,还含有:Cu、Zn、Fe、Cr等元素的化合物杂质)为原料获得。有关工艺流程如下:
(1)往废渣中加H2SO4酸漫,要充分搅拌,其目的是 。
(2)加Na2S的目的是除去铜、锌等杂质,请写出除去Cu2+的离子方程式 。
(3)加6%的H2O2时,温度不能过高,其目的是 。
(4)除铁方法:用H2O2充分氧化后,再用NaOH控制pH值2~4范围内生成氢氧化铁沉淀。在上述方法中,氧化剂可用NaClO3代替,用NaClO3氧化Fe2+的离子方程式为 。
(5)上述流程中滤液III的溶质的主要成分是: 。
(6)操作I包括以下过程:过滤,用H2SO4溶解, 、 、过滤、洗涤获得产品。
(16分)(1)加快反应速率或提高浸出率(合理的给分) (2分)
(2)S2ˉ+Cu2+=CuS↓(2分)
(3)减少(防止)过氧化氢的分解 (2分)
(4)6Fe2++ClO3ˉ+6H+=6Fe3++Clˉ+3H2O(2分)
(5)Na2SO4、NiSO4(4分,漏选得2分,错选不给分)
(6)蒸发浓缩 冷却结晶(4分)
题目分析:(1)根据化学反应速率的影响因素及规律可知,充分搅拌的目的是加快废渣中的镍单质等与硫酸反应的速率,提高镍元素的浸出率;(2)Na2S是可溶性盐,溶于水时电离出S2ˉ,S2ˉ与Cu2+易反应生成CuS沉淀;(3)过氧化氢是绿色氧化剂,其目的是将Fe2+完全氧化为Fe3+,且不引入新的杂质,但是H2O2不稳定,受热易分解为水和氧气,因此温度不能过高;(4)NaClO3是可溶性盐,NaOH是强碱,根据题意可知,Fe2+是还原剂,ClO3ˉ是氧化剂,Fe3+是氧化产物,还原产物是Clˉ,而不是Cl2,因为碱性溶液不能大量存在Cl2,根据铁元素化合价升高总数等于氯元素化合价降低总数,电荷守恒、原子守恒原理可得反应式:6Fe2++ClO3ˉ+6H+=6Fe3++Clˉ+3H2O;(5)读图可知,加Na2S的目的是除去铜、锌等杂质,加H2O2、NaOH的目的是除去铁等杂质,加Na2CO3的目的是除去铬等杂质,因此推断滤液1的主要成分是NiSO4、FeSO4、Cr2(SO4)3、Na2SO4,滤液II的主要成分是NiSO4、Cr2(SO4)3、Na2SO4,滤液III的主要成分是NiSO4、Na2SO4;(6)从NiSO4、Na2SO4及硫酸的混合溶液中制取NiSO4•6H2O晶体,需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等过程。