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从铜电解液中分离得到的粗硫酸镍晶体中含有大量的杂质元素(Cu、Fe、As、Ca、Zn等),我国科学家对粗硫酸镍进行精制提纯,其工艺流程如图。

已知:i.含镍溶液中的主要离子有:Ni2+、SO42-、Cu2+、Fe2+、AsO43-、Ca2+和Zn2+
ii.饱和H2S溶液中,c(H2S)≈0.1mol/L
ⅲ.部分物质的电离常数和溶度积常数如表:
物质 电离常数 物质 溶度积常数 物质 溶度积常数
H2S Ka1=1.1×10−7
Ka2=1.3×10−13
CuS 6.3×10−36 FeS 6.3×10-18
NiS 3.2×10−19 Ni(OH)2 5.5×10-16
CaF2 4×10−11 Fe(OH)3 2.8×10-39
(1)H2S是弱电解质,Ka1×Ka2=
c
2
H
+
c
S
2
-
c
H
2
S
c
2
H
+
c
S
2
-
c
H
2
S
[用c(H2S)、c(H+)和c(S2-)表示]=1.43×10-20
(2)滤渣1中含有As2S3和S,写出生成As2S3和S的离子方程式
2AsO43-+5H2S+6H+=As2S3↓+2S↓+8H2O
2AsO43-+5H2S+6H+=As2S3↓+2S↓+8H2O

(3)解释“氧化除杂”中析出Fe(OH)3的原因
Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3++3H2O⇌3H++Fe(OH)3,加入的Ni(OH)2和H+反应,Fe3+的水解平衡正移,生成Fe(OH)3
Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3++3H2O⇌3H++Fe(OH)3,加入的Ni(OH)2和H+反应,Fe3+的水解平衡正移,生成Fe(OH)3

(4)“氟化除杂”中试剂a为
NiF2或HF
NiF2或HF

(5)“P204萃取”水溶液的pH约为3.3,结合如图解释原因
pH过大,Ni2+损失较多;pH过小,Zn2+有较多剩余
pH过大,Ni2+损失较多;pH过小,Zn2+有较多剩余


(6)理论上“硫化除杂”之后,溶液中c(Cu2+)=
4.4×10-16
4.4×10-16
 mol/L[计算时c(H2S)取0.1mol/L,结果保留两位有效数字]。

【答案】
c
2
H
+
c
S
2
-
c
H
2
S
;2AsO43-+5H2S+6H+=As2S3↓+2S↓+8H2O;Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3++3H2O⇌3H++Fe(OH)3,加入的Ni(OH)2和H+反应,Fe3+的水解平衡正移,生成Fe(OH)3;NiF2或HF;pH过大,Ni2+损失较多;pH过小,Zn2+有较多剩余;4.4×10-16
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:60引用:2难度:0.4
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  • 1.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验
    Fe3+已经除尽的试剂是
     

    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (5)煅烧A的反应方程式是
     

    (6)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:5引用:1难度:0.5
  • 2.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    ;当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    (5)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:114引用:4难度:0.5
  • 3.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,常温下,当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]═2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.5
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