问题详情:
某实验室以含镍废料(主要成分为NiO,还含有少量 FeO、Fe2O3、CoO、BaO 和SiO2)为原料制备NixOy 和碳*钴(CoCO3)的工艺流程如图:
已知有关*氧化物开始沉淀和沉淀完全的 pH 如表:
*氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Ni(OH)2 |
开始沉淀的 pH | 1.5 | 6.5 | 7.2 | 7.7 |
沉淀完全的 pH | 3.7 | 9.7 | 9.4 | 9.2 |
请回答以下问题:
(1)“滤渣Ⅰ”主要成分为(填化学式)_____。
(2)“氧化”时(加入 NaClO3)的离子方程式为_____。
(3)加入 Na2CO3 来“调 pH”的目的是生成黄*铁钒沉淀而除去铁,也可通过加入MO(对应的金属氧化物)来调节 pH 将铁除去,则 pH 控制的范围为_____。
(4)在实验室萃取*作应该在_____中完成(填仪器名称),向水相中加入NaHCO3 时的离子方程式为_________。
(5)从 NiSO4 溶液获得NiSO4·6H2O 晶体的*作依次是:_____,_________,过滤,洗涤,干燥。“煅烧”时剩余固体质量与温度变化曲线如图,该曲线中 B 段所表示氧化物的名称为_____。
【回答】
(1). BaSO4和SiO2 (2). (3). 3.7<pH<7.2 (4). 分液漏斗 (5). (6). 蒸发浓缩 (7). 冷却结晶 (8). 三氧化二镍
【解析】
原料的成分含有NiO,FeO,Fe2O3,CoO,BaO和SiO2,最终要制备两种产物,一种是镍的氧化物,一种是CoCO3,所以FeO,,BaO和SiO2要在制备过程中逐步去除。第一步加*溶解原料,考虑到发生的反应,就可得知滤渣和滤液的成分。题干中还提供了有关*氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH的表格,经过分析可知,要想去除铁元素,应当把铁元素全都转化为三价铁再调节pH才能在不降低产品产量的同时除净杂质铁元素。最后根据失重曲线判断物质的组成,可通过原子守恒进行计算,再进一步判断即可。
【详解】(1)原料的成分有NiO,FeO,Fe2O3,CoO,BaO和SiO2;加入硫**溶,SiO2不反应,所以会出现在滤渣中,BaO会最终变成BaSO4沉淀,所以也会出现在滤渣中;
(2)氧化步骤的目的是将二价铁转变成三价铁,便于在后续步骤中沉淀法除去,所以离子方程式为;
(3)加入Na2CO3这一步是为了除去铁,同时也要避免其他元素的损耗,所以选择的pH区间为3.7~7.2;
(4)萃取最关键的仪器是分液漏斗;加入碳***后,产物之一是CoCO3沉淀,考虑到NaHCO3是过量的,所以最终的离子方程式为;
(5)由溶液获取结晶的常规*作是:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤干燥;硫*镍晶体的摩尔质量是263g/mol,所以26.3g即为0.1mol;280℃开始,固体的质量减少,这个时期是因为结晶水丢失导致的,所以A段对应的物质就是0.1mol的NiSO4;温度到600℃,固体的质量再次下降,得到最终的镍的氧化物;根据原子守恒,8.3g氧化物中Ni的质量为5.9g,那么O的质量为2.4g即0.15mol,所以固体氧化物中,所以固体氧化物即三氧化二镍。
知识点:电离平衡 水解平衡
题型:综合题