某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含、、、、和)，实现镍、钴、镁元素的回收。已知：①“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸()；可将氧化为。②常温下，已知：，，。③当溶液中离子浓度小于时，认为沉淀完全。

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1. 某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ )，实现镍、钴、镁元素的回收。

已知：①“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸( $\text{[math]}$ )； $\text{[math]}$ 可将 $\text{[math]}$ 氧化为 $\text{[math]}$ 。

②常温下，已知： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

③当溶液中离子浓度小于 $\text{[math]}$ 时，认为沉淀完全。

(1) 常温下，工业上用一定浓度的硫酸浸取已粉碎的镍钴矿，为提高浸取率可采用的方法有(答出一条即可)。

(2) 已知： $\text{[math]}$ 的电离方程式为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ①“氧化”时，溶液中 $\text{[math]}$ 被 $\text{[math]}$ 氧化为 $\text{[math]}$ ，该反应的离子方程式为。

②通入混合气中 $\text{[math]}$ 的体积分数与 $\text{[math]}$ 氧化率随时间的变化关系如图所示，若混合气中不添加 $\text{[math]}$ ，相同时间内 $\text{[math]}$ 氧化率较低的原因是； $\text{[math]}$ 的体积分数高于9.0%时，相同时间内 $\text{[math]}$ 氧化率开始降低的原因是。

③ $\text{[math]}$ 易被氧化为 $\text{[math]}$ ，请利用核外电子排布的相关原理解释其原因。

(3) “沉钴镍”时， $\text{[math]}$ 沉淀完全，溶液 $\text{[math]}$ 的理论最小值是。

(4) 常温下，“沉镁”时发生的反应为 $\text{[math]}$ ，其平衡常数K=。

【考点】

化学平衡常数; 难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;

【答案】

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流程题困难

1. 皓矾 $\text{[math]}$ 主要用作制取颜料和其他含锌材料，在防腐、电镀、医学、畜牧业和农业上也有诸多应用。皓矾可由菱锌矿(主要成分为 $\text{[math]}$ ，还含有少量 $\text{[math]}$ 以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物)制备，制备流程图如图所示：

已知：常温下，金属离子开始沉淀和完全沉淀( $\text{[math]}$ )时的pH如下表所示：

金属离子	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
开始沉淀时pH	1.9	6.4	4.7	7.0	9.1
沉淀完全时pH	3.4	8.4	6.7	9.0	11.1

回答下列问题：

(1) 滤渣①的主要成分为；“浸取”工序中，能加快浸取效率的措施有(任写两种作答)。

(2) “氧化”时该步骤离子方程式为。

(3) 若“调pH过滤”工序中，调节溶液 $\text{[math]}$ ，所得“滤渣②的主要成分为，氢氧化铁的溶度积常数 $\text{[math]}$ 。

(4) “转化过滤”中加入锌粉的目的是。

(5) 从滤液④获得皓矾晶体的具体操作为、、过滤、洗涤、干燥。

流程题普通

2. 碳酸镍在新能源以及智能制造上发挥了重要作用。以含镍废料为原料（主要成分 $\text{[math]}$ ，含少量 $\text{[math]}$ 、MgO、CaO、 $\text{[math]}$ ）可制备高纯 $\text{[math]}$ 。

已知：常温下， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ }， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) “酸溶”时，快速鼓入空气的主要作用是。

(2) “调节pH”时，与使用NaOH溶液相比，用NiO的优点是。

(3) “除杂”后所得溶液的 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则c(HF)＝ $\text{[math]}$ 。

(4) “沉镍”时反应的离子方程式为；用 $\text{[math]}$ 溶液得到的产品纯度远高于用 $\text{[math]}$ 溶液的原因是。

(5) 测定 $\text{[math]}$ 样品中Ni元素的含量：取 $\text{[math]}$ 样品，加入足量稀硫酸完全溶解后定容为100.0mL待测液，取25.00mL待测液用氨水调节溶液pH为9～10，加入紫脲酸胺作指示剂，用 $\text{[math]}$ EDTA标准溶液平行滴定3次（ $\text{[math]}$ 与EDTA反应的化学计量数之比为1︰1），平均消耗EDTA标准溶液20.00mL。样品中Ni元素的含量为％。

(6) 碳酸镍的应用

碳酸镍在空气中与碳酸锂共同“煅烧”可制得电极材料 $\text{[math]}$ 。写出“煅烧”反应的化学方程式：。

流程题普通

3. 用软锰矿(主要成分为MnO₂ ，含少量Fe₃O₄、Al₂O₃)和BaS制备高纯MnCO₃的流程如下：

已知：MnO₂是一种两性氧化物；25℃时相关物质的K_sp见下表。

物质	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

(1) MnO₂与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为。

(2) 保持BaS投料量不变，随MnO₂与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)₂的量达到最大值后会减小，减小的原因是。

(3) 滤液I可循环使用，应当将其导入到操作中(填操作单元的名称)。

(4) 净化时需先加入的试剂X为(填化学式)。再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为(当溶液中某离子浓度 $\text{[math]}$ 时，可认为该离子沉淀完全)。

(5) 碳化过程中发生反应的离子方程式为。

流程题困难

金属氢氧化物	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
开始沉淀的 $\text{[math]}$	2.3	6.8	3.5	7.2
完全沉淀的 $\text{[math]}$	3.2	8.3	4.6	9.1

难溶电解质	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$