Question

【題目】硫酸鎳是電鍍工業(yè)必不可少的化工原料。從不銹鋼廢渣(主要含Fe 42.35%、Cr 9.67%、Ni 5.1%、C 4.7%、Si 3.39%等)中制取硫酸鎳晶體的工藝流程如下：

已知：①Cr3+與氨水反應(yīng)時(shí)有少量Cr3+生成[Cr(NH3)6]3+，但加熱時(shí)該絡(luò)合物易分解。Ni2+與氨水反應(yīng)生成[Ni(NH3)6]2+，該絡(luò)合物加熱時(shí)穩(wěn)定，用硫酸酸化時(shí)生成相應(yīng)的硫酸鹽。

②Na2CrO4溶液中加酸調(diào)節(jié)pH為3.5時(shí)，CrO42﹣轉(zhuǎn)化為Cr2O72﹣。

③相關(guān)物質(zhì)在不同溫度時(shí)溶解度如下表：

溫度溶解度/g物質(zhì)	20℃	30℃	40℃	60℃	80℃	90℃
Na2SO4	19.5	40.8	48.8	45.3	43.7	42.7
Na2Cr2O7	183	198	215	269	376	405

(1)“酸浸”后得到的溶液中主要含有FeSO4、NiSO4、Cr2(SO4)3，生成NiSO4的化學(xué)方程式為_____。“酸浸”時(shí)需控制溫度為90℃左右，可以采用的加熱方式是_____。

(2)“過濾”前，適當(dāng)加熱的目的是_____。

(3)對(duì)“過濾”所得的濾渣進(jìn)行洗滌，檢驗(yàn)濾渣已洗滌干凈的方法是_____。

(4)“過濾”時(shí)產(chǎn)生的濾渣可用于制備Na2Cr2O7晶體。

①濾渣經(jīng)干燥后與Na2CO3混合在空氣中煅燒生成Na2CrO4和CO2，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

②請(qǐng)補(bǔ)充完整上述煅燒后混合物制備Na2Cr2O7晶體(橙紅色)的實(shí)驗(yàn)方案：水浸，過濾，_____，得Na2Cr2O7晶體(必須使用的試劑有：硫酸，蒸餾水)。

Answer 1

【答案】Ni+H2SO4═NiSO4+H2↑ 90℃水浴加熱 使[Cr(NH3)6]3+分解生成Cr(OH)3沉淀 取少量最后一次洗滌過濾液于試管中，先用鹽酸酸化，再加入BaCl2溶液，若無沉淀生成，則已洗凈 4Cr(OH)3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2+6H2O 向?yàn)V液中加入硫酸調(diào)節(jié)pH至3.5，將溶液加熱到90℃(以上)蒸發(fā)結(jié)晶，有大量無色晶體析出，至有少量橙紅色晶體析出時(shí)趁熱過濾，濾液降溫至40℃結(jié)晶，過濾，用蒸餾水洗滌，干燥

【解析】

從不銹鋼廢渣(主要含Fe 42.35%、Cr 9.67%、Ni 5.1%、C 4.7%、Si 3.39%等)，由實(shí)驗(yàn)流程可知，硫酸溶解分離出殘?jiān)鼮?/span>Si、C，“酸浸”后得到的溶液中主要含有FeSO4、NiSO4、Cr2(SO4)3，然后結(jié)晶分離出綠礬，結(jié)晶信息可知加氨水生成[Cr(NH3)6]3+，但加熱時(shí)該絡(luò)合物易分解，而Ni2+與氨水反應(yīng)生成[Ni(NH3)6]2+，該絡(luò)合物加熱時(shí)穩(wěn)定，過濾分離出[Ni(NH3)6]2+，用硫酸酸化時(shí)生成NiSO4，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾分離出硫酸鎳晶體，以此來解答。

從不銹鋼廢渣(主要含Fe 42.35%、Cr 9.67%、Ni 5.1%、C 4.7%、Si 3.39%等)，由實(shí)驗(yàn)流程可知，硫酸溶解分離出殘?jiān)鼮?/span>Si、C，“酸浸”后得到的溶液中主要含有FeSO4、NiSO4、Cr2(SO4)3，然后結(jié)晶分離出綠礬，結(jié)晶信息可知加氨水生成[Cr(NH3)6]3+，但加熱時(shí)該絡(luò)合物易分解，而Ni2+與氨水反應(yīng)生成[Ni(NH3)6]2+，該絡(luò)合物加熱時(shí)穩(wěn)定，過濾分離出[Ni(NH3)6]2+，用硫酸酸化時(shí)生成NiSO4，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾分離出硫酸鎳晶體，則

(1)生成NiSO4的化學(xué)方程式為Ni+H2SO4═NiSO4+H2↑，“酸浸”時(shí)需控制溫度為90℃左右，可以采用的加熱方式是90℃水浴加熱；

(2)“過濾”前，適當(dāng)加熱的目的是使[Cr(NH3)6]3+分解生成Cr(OH)3沉淀；

(3)對(duì)“過濾”所得的濾渣進(jìn)行洗滌，檢驗(yàn)濾渣已洗滌干凈的方法是檢驗(yàn)是否含有硫酸根離子，即取少量最后一次洗滌過濾液于試管中，先用鹽酸酸化，再加入BaCl2溶液，若無沉淀生成，則已洗凈；

(4)①濾渣經(jīng)干燥后與Na2CO3混合在空氣中煅燒生成Na2CrO4和CO2，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Cr(OH)3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2+6H2O；

②根據(jù)題干信息可知制備Na2Cr2O7晶體(橙紅色)的實(shí)驗(yàn)方案：水浸，過濾，向?yàn)V液中加入硫酸調(diào)節(jié)pH至3.5，將溶液加熱到90℃(以上)蒸發(fā)結(jié)晶，有大量無色晶體析出，至有少量橙紅色晶體析出時(shí)趁熱過濾，濾液降溫至40℃結(jié)晶，過濾，用蒸餾水洗滌，干燥，得Na2Cr2O7晶體。