Question

【題目】Ni2O3主要用作陶瓷、搪瓷和玻璃的著色劑，也可用于鎳粉的制造。以鎳粉廢料為原料制備Ni2O3的工藝如下：

回答下列問題：

（1）Ni2O3中Ni的化合價(jià)為_________。

（2）提高“酸浸”、“酸溶”速率時(shí)，溫度不宜過高，其原因是__________。

（3）加入H2O2“氧化”的離子方程式為_____________；濾渣A的主要成分是________（填化學(xué)式）。

（4）工藝中分步加入Na2CO3的作用是________；為提高原料的利用率，應(yīng)控制加入NaClO與NaOH的物質(zhì)的量之比為_________。

（5）工業(yè)上，用鎳為陽極，電解0.1mol/L NiCl2溶液與一定量NH4Cl組成的混合溶液，可得高純度的球形超細(xì)鎳粉。當(dāng)其他條件一定時(shí)，NH4Cl的濃度對陰極電流效率（電流效率是指電解時(shí)，在電極上實(shí)際沉積的物質(zhì)的量與理論析出量之比）及鎳的成粉率的影響如圖所示：

①為獲得高純度的球形超細(xì)鎳粉，NH4Cl溶液的濃度最好控制為______mol/L.

②當(dāng)NH4Cl溶液的濃度大于15g/L時(shí)，陰極有氣體生成，導(dǎo)致陰極電流效率降低，請結(jié)合平衡移動(dòng)原理解釋其原因：_______________。

Answer 1

【答案】+3 溫度高，HCl揮發(fā)加快 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O Fe(OH)3 將Fe3+和Ni2+分別沉淀出來 1：4 0.2 隨著NH4+濃度增大，水解平衡NH4++H2ONH3H2O+H+ 向右移動(dòng)，H+濃度增大，導(dǎo)致陰極析出H2

【解析】

試題鎳廢料用鹽酸酸浸后得酸浸后的酸性溶液中含有Ni2+、Cl-，另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+等，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH，使鋁離子、鐵離子全部沉淀，過濾后的濾液中再加入碳酸鈉沉淀鎳離子得NiCO3，濾液A中含有NaCl等物質(zhì)，將NiCO3再溶于鹽酸，得氯化鎳溶液，向其中加入次氯酸鈉和氫氧化鈉溶液可得Ni2O3，據(jù)此分析解答。

解析：鎳廢料用鹽酸酸浸后得酸浸后的酸性溶液中含有Ni2+、Cl-，另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+等，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH，使鋁離子、鐵離子全部沉淀，過濾后的濾液中再加入碳酸鈉沉淀鎳離子得NiCO3，濾液A中含有NaCl等物質(zhì)，將NiCO3再溶于鹽酸，得氯化鎳溶液，向其中加入次氯酸鈉和氫氧化鈉溶液可得Ni2O3，則。

（1）氧元素是－2價(jià)，根據(jù)正負(fù)價(jià)代數(shù)和為0可知Ni2O3中Ni的化合價(jià)為＋3價(jià)。

（2）由于濃鹽酸易揮發(fā)，所以溫度過高，導(dǎo)致HCl揮發(fā)加快，因此溫度不能太高。

（3）根據(jù)以上分析可知加入H2O2氧化亞鐵離子的離子方程式為2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；通過控制pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，所以濾渣A的主要成分是Fe(OH)3。

（4）根據(jù)以上分析可知工藝中分步加入Na2CO3的作用是將Fe3+和Ni2+分別沉淀出來；在堿性溶液中次氯酸鈉氧化鎳離子的方程式為2Ni2++ClO-+4OH-=Ni2O3↓+Cl-+2H2O，所以為提高原料的利用率，應(yīng)控制加入NaClO與NaOH的物質(zhì)的量之比為1：4。

（5）①根據(jù)圖可知，NH4Cl的濃度為10.7gL-1時(shí)，鎳的成粉率最高，10.7g氯化銨是0.2mol，所以NH4Cl的濃度最好控制為0.2mol/L。

②當(dāng)NH4Cl濃度大于15gL-1時(shí)，陰極有氫氣生成，導(dǎo)致陰極電流效率降低。這是由于隨著NH4+濃度增大，水解平衡NH4++H2ONH3H2O+H+向右移動(dòng)，H+濃度增大，導(dǎo)致陰極析出H2。