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9.碳酸镍可用于电镀、陶瓷器着色等。镍矿渣中镍元素的主要存在形式是Ni(OH)2和NiS(含有Fe、Cu、Ca、Mg、Zn等元素杂质),从镍矿渣出发制备碳酸镍的流程如下:

已知:常温下,溶度积常数

(1)浸取出Ni2+时反应的离子方程式有①___________________________

②NiS + ClO3- + H+ — Ni2+ + S + Cl- + H2O(未配平),此反应中还原产物与氧化产物的物质的量比为____________。

(2)经实验检验,含Ni2+浸出液中铁元素的存在形式只有Fe3+,证明该溶液中无Fe2+可选用的试剂是____________________,现象为______________________________。

(3)加入Na2CO3溶液沉铁时生成难溶于水的黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]和一种无色气体。写出此反应的离子方程式:__________________________________________________。

(4)加入NiS的作用是除去溶液中的Cu2+,原理是NiS(s) + Cu2+(aq)CuS(s) + Ni2+(aq),过滤后,溶液中c(Ni2+) = 0.107 mol·L-1对,溶液中残留c(Cu2+)为__________ mol·L-1

(5)加入NaF的作用是______________________________。

(6)加入Na2CO3溶液沉镍,检验Ni2+是否沉淀完全的方法是____________________。

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试题答案

(1)Ni(OH)2 + 2H+ = Ni2+ + 2H2O 1:3

(2)少量KMnO4溶液或K3[Fe(CN)6]溶液);KMnO4溶液紫色未褪或未产生蓝色沉淀

(3)Na+ + 3Fe3+ + 2SO42–+ 3H2O + 3CO32– = NaFe3(SO4)2(OH)6 ↓+ 3CO2

(4)1.27×10–16

(5)除去溶液中的Ca2+、Mg2+

(6)静置后取上层清液少许于试管中,滴加Na2CO3溶液,若未出现浑浊,则沉淀完全

试题解析

(1)由于镍矿渣中镍元素的存在形式Ni(OH)2,所以发生反应的离子方程式为:Ni(OH)2 + 2H+ = Ni2+ + 2H2O,由于还原产物Cl-化合价降低了6,氧化产物S的化合价升高了2,所以根据化合价的公倍数确定物质的量比为2:6=1:3;  

(2)要证明Fe3+溶液中无Fe2+,可选用少量酸性KMnO4溶液,Fe2+可使酸性KMnO4溶液褪色,或可选用K3[Fe(CN)6]溶液,Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应有蓝色沉淀产生;

(3)Na2CO3溶液沉铁时生成难溶于水的黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]和一种无色气体,根据元素守恒可知气体为CO2,所以发生反应的离子方程式为:Na+ + 3Fe3++ 2SO42–+ 3H2O + 3CO32–= NaFe3(SO4)2(OH)6 ↓+ 3CO2↑ 

(4)根据反应NiS(s) + Cu2+(aq)CuS(s) + Ni2+(aq)可知,

 K=Ksp(NiS)/Ksp(CuS)=c(Ni2+) /c(Cu2+)=(1.07 × 10-21)/(1.27 × 10-36)=1.27×10–16

(5)由于滤液3中无Ca2+、Mg2+离子,所以根据元素守恒可知加入NaF的作用是除去溶液中的Ca2+、Mg2+

(6)由于NiCO3溶液为沉淀,所以用Na2CO3溶液检验Ni2+是否沉淀,即静置后取上层清液少许于试管中,滴加Na2CO3溶液,若未出现浑浊,则沉淀完全。   

少年,再来一题如何?
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