2021屆高中化學(xué)二輪復(fù)習(xí)(大題)6 電解工藝流程 習(xí)題含解析

《2021屆高中化學(xué)二輪復(fù)習(xí)(大題)6 電解工藝流程 習(xí)題含解析》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2021屆高中化學(xué)二輪復(fù)習(xí)(大題)6 電解工藝流程 習(xí)題含解析（15頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、熔 融 6 電解工藝流程 一、典例 例：SCR 催化劑是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的燃煤煙氣脫硝催化劑，其主要成分為 TiO 、V O ，以及少量 SiO 、CaO、 2 2 5 2 Al O 、Fe O 等。一種從廢 SCR 催化劑中回收鎢的工藝如下： 2 3 2 3 回答下列問(wèn)題 (1)“酸浸還原”中 V O 轉(zhuǎn)化成可溶于水的 VOC O ，VOC O 中 V 的化合價(jià)是___________，該反應(yīng)的化學(xué) 2 5 2 4 2 4 方程式為_(kāi)__________?？捎脻恹}酸代替草酸，但缺點(diǎn)是___________。 (2)“堿浸”時(shí) WO 轉(zhuǎn)化為

2、WO2? 3 4  的離子方程式為_(kāi)__________。 (3)“試劑 a”可選用___________(選填“鹽酸”、“氫氧化鈉”或“氨水”)?！盀V渣”的主要成分是___________。 (4)常溫下 K [Ca(OH) ]=5.5×10?6，K sp 2 sp  (CaWO )=8.7×10?9 4  ?！俺伶u”過(guò)程中不斷加入石灰乳，當(dāng)測(cè)得“濾液”中 pH=13 時(shí)，c(WO2?)為_(kāi)__________mol·L?l 4  (保留 2 位有效數(shù)字) (5)“熔融電解”過(guò)程中陰極反應(yīng)為 WO2? 4 方程式解釋

3、該現(xiàn)象___________。 +6e?=W+4O2?。電解過(guò)程中石墨陽(yáng)極有損耗并有氣體產(chǎn)生，用反應(yīng) 【答案】（1）+4 了回收釩的速度  V O +3H C O =2VOC O +2CO -+3H O 2 5 2 2 4 2 4 2 2  與五氧化二釩的反應(yīng)速率下降，降低 （2） WO +2OH-=WO2- +H O 3 4 2 （3）氨水  Al(OH) 3  、Fe(OH) 3 （4）1.6×10?5  mol/L （5）  2CaWO +3C = 3CO -+2W +2CaO 4 2

4、 【解析】從廢催化劑中回收金屬鎢，首先項(xiàng)催化劑中加入 H  C O 溶液，進(jìn)行酸浸還原回收釩；再加入氫 2 2 4 氧化鈉，反應(yīng)后進(jìn)行過(guò)濾得到鈦渣；再加入氨水調(diào)節(jié) pH，過(guò)濾掉氫氧化鋁和氫氧化鐵；再加入石灰乳過(guò)濾得 到 CaWO  ，最后熔融狀態(tài)下電解得到金屬鎢。(1)VOC O 中，C 為+3 價(jià)，O 為-2 價(jià)，則可得出 V 為+4 價(jià)， 4 2 4 反應(yīng)方程式為  V O +3H C O =2VOC O +2CO -+3H O 2 5 2 2 4 2 4 2 2  ，用濃鹽酸代替的缺點(diǎn)為，濃鹽酸的酸性較強(qiáng)，與 五 氧 化

5、二 釩 的 反 應(yīng) 速 率 下 降 ， 降 低 了 回 收 釩 的 速 度 ； (2)WO 3  轉(zhuǎn) 化 為 WO 2? 4  的 離 子 方 程 式 為 WO +2OH 3  -  =WO2- 4  +H O 2  ，(3)試劑 a 可選用氨水(調(diào) pH=9，鹽酸加入可能會(huì)直接導(dǎo)致 pH<7，而氫氧化鈉為強(qiáng) sp 4 熔 融 堿，不利于精準(zhǔn)調(diào)至 pH=9)，濾渣主要是沉淀得到的 Al(OH) 3 、 Fe(OH) ； (4)pH=13 時(shí)，由 pH=-lgc(H+ 3 ) ， K =c(H+ w

6、  )·c(OH?  )=10?14 ， 可 得 c(OH?  )=0.1mol/L 又 因 為 K (Ca(OH) )=c(Ca2+ sp 2  )·c2  (OH?  )=5.5×10?6 ， 所 以 c(Ca2+  )=5.5×10?4 ，而 K sp  (CaWO )=c(Ca2+ 4  )· c(WO2? 4  )，所以  c(WO  2- 4  )=  K (CaWO ) c (Ca2+)  =  8.7 ′10 5.5 ′10  -9

7、 -4  =1.6 ′10 -5 mol/L ；(5)陽(yáng)極失去電子，發(fā)生了氧化反應(yīng)，題 目已知，陽(yáng)極有損耗且有氣體產(chǎn)生，則說(shuō)明有二氧化碳生成，故反應(yīng)方程式為： 2CaWO +3C = 3CO -+2W +2CaO 4 2  。 二、模擬練習(xí) 1．用含鋰廢渣(主要金屬元素的含量：Li~3.50%、Ni~6.55%、Ca~6.41%、Mg~13.24%)制備 Li CO ，并用其制 2 3 備 Li+ 電池的正極材料 LiFePO 4  。部分工藝流程如下： 資料：i．濾液 1、濾液 2 中部分離子的濃度(g·L?

8、1  ) ： ii．EDTA 能和某些二價(jià)金屬離子形成穩(wěn)定的水溶性絡(luò)合物。 iii．某些物質(zhì)的溶解度(S)如下表所示： I．制備 Li CO 粗品 2 3 （1）上述流程中為加快化學(xué)反應(yīng)速率而采取的措施是___________________________。 （2）濾渣 2 的主要成分有__________________。 （3）向?yàn)V液 2 中先加入 EDTA，再加入飽和 Na 的操作是_________________。  CO 溶液，90°C 下充分反應(yīng)后，分離出固體 Li CO 粗品 2 3 2 3 （4）處理 1kg 含鋰 3

9、.50%的廢渣，鋰的浸出率為 a，Li+轉(zhuǎn)化為 Li CO 的轉(zhuǎn)化率為 b，則粗品中含 Li CO 2 3 2 3 的質(zhì)量是___________g。 II．純化 Li CO 粗品 2 3 （5）將Li CO 轉(zhuǎn)化為 LiHCO 后，用隔膜法電解 LiHCO 溶液制備高純度的 LiOH，再轉(zhuǎn)化得電池級(jí) Li CO 。 2 3 3 3 2 3 電解原理如圖所示，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是_________________，該池使用了______(填“陽(yáng)”或“陰”)離子交換膜。 III．制備 LiFePO 4 （6）將電池級(jí) Li CO 和 C、FePO 高溫下反應(yīng)，

10、生成 LiFePO 和一種可燃性氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 2 3 4 4 __________________________。 【答案】（1）研磨、70℃加熱 （2）Ni(OH) 2  、Mg(OH) 、Ca(OH) 2 2 （3）趁熱過(guò)濾 （4）185ab （5）4HCO? 3  -4e?  =4CO ↑+3O ↑+2H O 2 2 2  陽(yáng) 高溫 （6）Li CO +2C+2FePO =====2LiFePO +3CO↑ 2 3 4 4 【解析】為加快含鋰廢渣(主要金屬元素的含量：Li~3.

11、50%、Ni~6.55%、Ca~6.41%、Mg~13.24%)的酸浸速 率，將其研磨粉碎，并用稀硫酸在 70℃溫度下溶浸，由于硫酸鈣屬于微溶物，經(jīng)過(guò)濾，形成含有 Li+、Ni2+、 Mg2+  、SO2? 4  、少量 Ca2+的濾液 1，濾渣 1 中含有硫酸鈣和不溶于硫酸的雜質(zhì)，向?yàn)V液 1 中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié) PH 值為 12，將 Ni2+ 、Mg2+、少量 Ca  2+ 轉(zhuǎn)化為 Ni(OH) 2  、Mg(OH) 、Ca(OH) ，經(jīng)過(guò)濾，得到主要含有 Li+ 2 2 、SO2? 4 和極少量 Ni2+、Mg2+

12、、Ca2+的濾液 2，濾渣 2 中含有 Ni(OH) 、Mg(OH) 、Ca(OH) ，向?yàn)V液 2 中加入 EDTA 將 2 2 2 少量 Ni2+、Mg2+、Ca2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的絡(luò)合物，再加入飽和碳酸鈉溶液將 Li+轉(zhuǎn)化為碳酸鋰沉淀，并加熱，趁熱 過(guò)濾，用熱水洗滌分離出碳酸鋰，再經(jīng)過(guò)一系列操作最終制取正極材料LiFePO 4  ，據(jù)此分析解答。(1)根據(jù)分析 和上述流程圖示中為加快化學(xué)反應(yīng)速率而采取的措施是研磨、 70℃加熱； (2)根據(jù)分析和資料 i，Ni、Mg、 Ca 在溶液中的濃度變化較大，濾渣 2 的主要成分含有 Ni(OH) 、Mg(OH) 和 Ca(O

13、H) ；(3)向?yàn)V液 2 中先加入 EDTA， 2 2 2 與 Ni2+、Mg2+、Ca2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而確保它們不與 Li+一起沉淀，再加入飽和 Na CO 溶液，90°C 2 3 下充分反應(yīng)后，形成碳酸鋰的熱飽和溶液，通過(guò)趁熱過(guò)濾分離出固體碳酸鋰的粗品；(4)處理 1kg 含鋰 3.50% 的廢渣，鋰的浸出率為  a， Li+ 轉(zhuǎn)化為  Li 2  CO 的轉(zhuǎn)化率為 b，廢渣中浸出鋰的物質(zhì)的量為 3  1000g ′ 3.50% ′ a 7g/mol  = 1000 ′ 3.50% ′ a 7  mol，轉(zhuǎn)化為 L

14、i CO 的鋰的物質(zhì)的量為 2 3 1000 ′ 3.50% ′ a ′ b 7  mol，根據(jù)鋰元素守恒，則碳酸鋰 2 3 的物質(zhì)的量為 1000 ′ 3.50% ′ a ′ b 1000 ′ 3.50% ′ a ′ b mol，則粗品中含 Li CO 的質(zhì)量是 7 ′ 2 7 ′ 2 mol ×74g/mol=185abg ； (5)將 Li CO 轉(zhuǎn)化為 LiHCO 后，用隔膜法電解 LiHCO 溶液，HCO -要參與電極反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳，才能制 2 3 3 3 3 備高純度的 LiOH，根據(jù)電解原理，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，且陽(yáng)極的電極

15、反應(yīng)式是 4HCO? 3  -4e?  =4CO ↑+3O ↑+2H O； 2 2 2 Li+ 移向陰極生成 LiOH，該池使用了陽(yáng)離子交換膜；(6)將電池級(jí) Li CO 和 C、FePO 高溫下反應(yīng)，生成 LiFePO 2 3 4 4 高溫 和一種可燃性氣體，由質(zhì)量守恒，可燃性氣體應(yīng)是一氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 Li CO +2C+2FePO ===== 2 3 4 2LiFePO +3CO↑。 4 2．鎳(Ni)及其化合物廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)電池、電鍍和催化劑等領(lǐng)域。 (1)NiSO ·6H O 晶體是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用

16、于化學(xué)鍍鎳、生產(chǎn)電池等，可由電鍍廢渣(除含鎳 4 2 外，還含有 Cu2+、Zn2+、Fe2+等)為原料獲得。操作步驟如圖： ℃加入 Na S 的目的是 _______ 。 [ 已知： K (FeS)=6.3×10?18 2 sp  ， K sp  (CuS)=1.3×10?36  ， K sp  (ZnS)=1.3×10?24  ， K (NiS)=1.1×10?21 sp  ] ℃可用氯酸鈉 NaClO 代替 H O ，寫(xiě)出氯酸鈉與濾液℃反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______。 3 2 2 ℃向?yàn)V液℃中加入 N

17、aOH 調(diào)節(jié) pH 在一范圍內(nèi)生成氫氧化鐵沉淀。已知常溫下 Fe(OH) 的 K =1.0×10?39 3 sp  ，若 要使溶液中 c(Fe3+  )≤1.0×10?6  mol·L?1 ，則應(yīng)該控制溶液 pH 范圍不小于_______。 ℃操作℃包括以下過(guò)程：過(guò)濾，用 H SO 溶解，_______、過(guò)濾、無(wú)水乙醇洗滌獲得 NiSO ·6H O 晶體。 2 4 4 2 (2)雙膜三室電解法處理含鎳廢水的原理示意圖，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 _______；電解過(guò)程中，需要控制溶 液 pH 為 4 左右，原因是_______。 【答案】（1

18、）除去溶液中的 Zn2+和 Cu  2+  6Fe2+  +ClO? 3  +6H+  =6Fe3+  +Cl?  +3H O 3 2  蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 （2）4OH?  -4e?  =2H O+O ↑ pH 過(guò)高時(shí) Ni2+ 2 2 會(huì)形成氫氧化物沉淀，pH 過(guò)低時(shí)會(huì)有氫氣析出，降低鎳的回 收率 【解析】廢渣（除含鎳外，還含有 Cu、Zn、Fe、Cr 等元素的化合物雜質(zhì)），在硫酸溶解調(diào)節(jié) pH 后過(guò)濾后 除去鐵離子，濾液含有二價(jià)鐵離子、三價(jià)鉻離子、銅離子、鋅離子等雜質(zhì)，濾液 I 中加入硫化鈉形成

19、CuS、ZnS 沉淀，可除去銅離子、鋅離子，過(guò)濾，濾液 II 中加 H  O 是將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，再通過(guò)調(diào)節(jié) pH 使三價(jià)鐵 2 2 2 和三價(jià)鉻都以氫氧化物的沉淀而除去，濾液℃含有可溶性硫酸鹽，主要是 NiSO 4 ，還有 Na SO ，再加碳酸鈉沉 2 4 淀二價(jià)鎳，過(guò)濾、洗滌，然后與硫酸反應(yīng)生成 NiSO 4  晶體；（1）℃由上述分析可知，加入 Na S 的目的是除去 2 溶液中 Cu  2+ 、 Zn2+ ； ℃加入氧化劑將濾液 II 中的 Fe2+ 轉(zhuǎn)化成 Fe3+ ，氯酸鈉與濾液 ℃反應(yīng)的離子方

20、程式為： 6Fe2+  +ClO ? 3  +6H+=6Fe3+  +Cl?+3H O；℃溶液中 c(Fe3+ 2  )≤1.0×10?6  mol·L?1  ，  c(OH- )=  3  K [Fe(OH) ] sp 3 c(Fe3+ )  =  3  1.0 ′10-39 1.0 ′10-6  =1.0 ′10  -11  mo 1.0×10?11mol·L?1  ，常溫下，c(H + )= K W =1′10 c(OH -)  -3  mol/L

21、 ，則應(yīng)該控制溶液 pH 范圍不小于 3；℃操作℃從溶 液中得到晶體，還需要的操作是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；（2）陽(yáng)極為氫氧根離子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，反應(yīng) 式為：4OH?-4e?=2H O+O ↑；pH 過(guò)高，鎳離子形成氫氧化物沉淀，pH 過(guò)低，氫離子放電較多，有氫氣析出， 也不利于 Ni 的回收，故電解過(guò)程中，需要控制溶液 pH 值為 4 左右。 3．欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將 Cr O2? 2 7  轉(zhuǎn)化為 Cr(OH) 沉淀除去。已知該條件下： 3 （1）某含鉻廢水處理的主要流程如圖所示： ℃ 初 沉 池 中 加 入 的 混 凝 劑

22、 是 K SO ·Al (SO ) ·24H O ， 其 作 用 為 ( 用 離 子 方 程 式 表 示 )____ 2 4 2 4 3 2 __________________。 ℃反應(yīng)池中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式是 Cr O2? 2 7  +3HSO? 3  +5H+==2Cr3++3SO2?+4H O。根據(jù)“沉淀法”和“中和 4 2 法”的原理，向沉淀池中加入 NaOH 溶液，此過(guò)程中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式是_________________________、 ____________________________。證明 Cr3+沉淀完全的方

23、法是________________________________。 （2）工業(yè)可用電解法來(lái)處理含 Cr  O2? 2 7  廢水。實(shí)驗(yàn)室利用如圖裝置模擬處理含 Cr O2? 2 7  的廢水，陽(yáng)極反應(yīng)式 是 Fe-2e－==Fe2+，陰極反應(yīng)式是 2H++2e－==H ↑。Fe2+ 2 與酸性溶液中的 Cr  O2? 2 7  反應(yīng)的離子方程式是_____________， 得到的金屬陽(yáng)離子在陰極區(qū)可沉淀完全。用電解法處理該溶液中 0.01mol Cr ____g。  O2? 2 7  時(shí)，至少得到沉淀的質(zhì)量是

24、 【答案】（1）Al3+  +3H O Al(OH) (膠體)+3H+ 2 3  Cr3++3OH?==Cr(OH) ↓、H+ 3  +OH?  ==H O 2  測(cè)定溶液 的 pH，若 pH≥8，則證明 Cr3+沉淀完全 （2）Cr  O2? 2 7  +6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H O 8.48 2 【解析】（1）℃K SO ·Al (SO ) ·24H O 為強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全電離，生成 Al3+ 2 4 2 4 3 2 和 SO2? 4  、K+ ，Al

25、  3+ 能水 解生成氫氧化鋁膠體：Al  3++3H O Al(OH) （膠體）+3H+ 2 3 ，氫氧化鋁膠體具有吸附性，能吸附水中的懸浮 物，所以能作凈水劑，故答案為： Al3+  +3H O 2  Al(OH) (膠體 )+3H+ 3 ； ℃反應(yīng)池中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程 式是 Cr  O2? 2 7  +3HSO? 3  +5H +=2Cr3+ +3SO2?+4H O，反應(yīng)后溶液中有 H+、Cr3+；根據(jù)“沉淀法”和“中和法”的原理， 4 2 向 沉 淀 池 中 加 入 NaOH 溶 液 ， Na

26、OH 會(huì) 和 H  + 發(fā) 生 反 應(yīng) H  ++OH?=H O ， Cr3+ 2 與 NaOH 發(fā) 生 反 應(yīng) Cr3+  +3OH?=Cr(OH) ↓，根據(jù)題給圖表信息可知，CrCr(OH) 沉淀完全時(shí)的 pH 為 8，所以測(cè)定溶液的 pH，若pH≥8， 3 3 則證明 Cr3+沉淀完全，故答案為：Cr  3+  +3OH?=Cr(OH) ↓、H+ 3  +OH?=H O；測(cè)定溶液的 pH，若 pH≥8，則證明 2 Cr3+ 沉淀完全；（2）亞鐵離子與 Cr  O2? 2 7  發(fā)生氧化還原反應(yīng)，

27、被還原為 Cr3+ ，重鉻酸根具有強(qiáng)氧化性，能將生成 的亞鐵離子氧化為三價(jià)，即 6Fe2++Cr O2?+14H+=6Fe3++2Cr3++7H O；隨著電解進(jìn)行，溶液中 c(H+ 2 7 2  )逐漸減少， 打破了水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離，使溶液中 OH? 濃度增大，溶液的堿性增強(qiáng)，生成 Fe(OH) 3  和 Cr(OH) 3 沉淀，金屬陽(yáng)離子在陰極區(qū)可沉淀完全；根據(jù) Cr  O2? 2 7  +6Fe2+  +14H +=2Cr3+  +6Fe3+  +7H O，Cr3+ 2  +3OH?=Cr(OH)

28、 ↓、 3 Fe3+  +3OH?=Fe(OH) ↓知 0.01mol Cr O2? 3 2 7  ，可生成 0.02mol Cr(OH) ，0.06mol Fe(OH) ，至少得到沉淀的質(zhì)量是 3 3 0.02mol×103g/mol+0.06mol×107g/mol=8.48g；故答案為：Cr O2? 2 7  +6Fe2+  +14H +=2Cr3+  +6Fe3+  +7H O；8.48。 2 4．從砷化鎵廢料(主要成分為 GaAs，含 Fe O 、SiO 和 CaCO 等雜質(zhì))中回收鎵和砷的工藝流程如下： 2

29、 3 2 3 已知：鎵(Ga)既能溶于酸也能溶于堿，與 NaOH 溶液反應(yīng)生成 NaGaO 和 H 。 2 2 回答下列問(wèn)題： (1)“漿化”是將砷化鎵廢料轉(zhuǎn)變成懸濁液的過(guò)程，其目的是___________。 (2)砷化鎵(GaAs)在“堿浸”時(shí)，砷轉(zhuǎn)化為 Na AsO 進(jìn)入溶液，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________。 3 4 (3)“ 堿浸 ” 的溫度控制在 ___________(填化學(xué)式)。  70℃左右，溫度不能過(guò)高或過(guò)低的原因是  ___________ ； “ 濾渣 I” 的成分為 (4)向浸出液中加 H SO

30、 進(jìn)行“中和”，調(diào)節(jié) pH 使鎵和硅共沉淀，不同 pH 時(shí)沉淀率如下表所示。根據(jù)表中 2 4 數(shù)據(jù)可知，“中和”的 pH 應(yīng)調(diào)節(jié)至___________范圍內(nèi)，沉淀的效果最好。 (5)“旋流電解”時(shí)用惰性電極，則所得“尾液”的溶質(zhì)主要是___________(填化學(xué)式)，可進(jìn)行循環(huán)利用，提高 經(jīng)濟(jì)效益。 (6)若用 240kg 含鎵 3%的砷化鎵廢料回收鎵，得到純度為 99%的鎵 7.10kg，則鎵的回收率為_(kāi)__________％ (結(jié)果保留一位小數(shù))。 【答案】（1）增大接觸面積，提高堿浸效率（或“使堿浸更充分”等合理答案也可） （2）GaA +4NaOH+

31、4H O =NaGaO +Na AsO +6H O s 2 2 2 3 4 2 （3）溫度過(guò)低時(shí)堿浸速率慢，溫度過(guò)高易導(dǎo)致 H （4）5.0～6.0 （5）H SO 2 4  O 分解 2 2  Fe O 、CaCO 2 3 3 （6）97.6 【解析】砷化鎵廢料，主要成分為 GaAs，含 Fe O 、SiO 和 CaCO 等雜質(zhì)，加入 NaOH、H O ，GaAs 轉(zhuǎn) 2 3 2 3 2 2 化為 NaGaO 、Na AsO ，SiO 轉(zhuǎn)化為 Na SiO 進(jìn)入溶液，F(xiàn)e O 、CaCO 難溶于氫氧化鈉溶液形成濾渣℃；浸 2 3 4 2 2

32、 3 2 3 3 出液中加硫酸調(diào)節(jié) pH，生成 Ga(OH) 、H SiO 沉淀，向鎵和硅共沉物中加入硫酸，Ga(OH) 生成 Ga (SO ) 溶 3 2 3 3 2 4 3 液，電解 Ga  (SO ) 溶液生成 Ga、氧氣、硫酸。(1)將砷化鎵廢料轉(zhuǎn)變成懸濁液，可以增大與氫氧化鈉、過(guò)氧 2 4 3 化氫的接觸面積，提高堿浸效率；(2)砷化鎵(GaAs)在“堿浸”時(shí)，NaOH、H  O 與 GaAs 反應(yīng)生成 NaGaO 、Na AsO ， 2 2 2 3 4 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 GaAs+4NaOH+4H O =NaGaO +Na AsO +6H O；

33、(3)“堿浸”的溫度控制在 70℃左右，溫 2 2 2 3 4 2 度過(guò)低時(shí)堿浸速率慢，溫度過(guò)高易導(dǎo)致 H  O 分解，所以溫度不能過(guò)高或過(guò)低；Fe O 、CaCO 難溶于氫氧化鈉 2 2 2 3 3 溶液，“濾渣 I”的成分為 Fe O 、CaCO ；(4)向浸出液中加 H SO 進(jìn)行“中和”，調(diào)節(jié) pH 使鎵和硅共沉淀，pH 2 3 3 2 4 范圍在 5.0～6.0 時(shí)，鎵和硅沉淀率高、砷沉淀率低，所以“中和”的 pH 應(yīng)調(diào)節(jié)至鎵和硅范圍 5.0～6.0 內(nèi)；(5) 電解 Ga  (SO ) 溶液生成 Ga、氧氣、硫酸，則所得“尾液”的溶質(zhì)主要是

34、H SO ，可進(jìn)行循環(huán)利用，提高經(jīng)濟(jì)效 2 4 3 2 4 益 ； (6) 若用 240kg 含鎵 3% 的砷 化鎵 廢 料回收 鎵 ，得 到 純度為 99% 的 鎵 7.10kg ， 則鎵 的 回收 率 為 7.1 ′99% 240 ′3%  ′100%=97.6%  。 5．硫酸鎳是一種重要的化工中間體，是鎳行業(yè)研究的熱點(diǎn)。一種以石油化工中廢鎳催化劑(主要成分為 NiCO 3 和 SiO  ，含少量 Fe O 、Cr O )為原料制備硫酸鎳的工業(yè)流程如圖： 2 2 3 2 3 已知：℃NiS、Ni(OH) 2  、

35、Cr(OH) 均難溶于水，Cr(OH) 是兩性氫氧化物。 3 3 ℃Fe(OH) 不溶于 NH Cl-氨水的混合液，Ni(OH) 溶于 NH Cl-氨水的混合液生成[Ni(NH ) ]2+ 3 4 2 4 3 6 。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)“酸溶”時(shí)為了提高浸取率，可采取的措施有________(任寫(xiě)出一條)。 (2)“濾渣 I”的主要成分是_________。 (3)“一次堿析”時(shí)，加入的 NaOH 溶液需過(guò)量，則含鉻微粒發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________。 (4)“氨解”的目的為_(kāi)__，“凈化”時(shí)加入的 H S 的目的是將鎳元素轉(zhuǎn)化為_(kāi)__

36、_沉淀。 2 (5)“氧化”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程為_(kāi)_______。 (6)“二次堿析”時(shí)，若使溶液中的 Ni2+沉淀完全(離子濃度≤10?5  mol·L?1  時(shí)，離子沉淀完全)，則需維持 c(OH?  ) 不低于_______(已知 Ni(OH) 的 K =2×10?15 2 sp  ，  2  ≈1.4)。 (7)以 Fe、Ni 為電極制取 Na FeO 的原理如圖所示。通電后，在鐵電極附近生成紫紅色的 FeO 2-。電解時(shí)陽(yáng) 2 4 4 極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______，離子交換膜(b)為_(kāi)_______

37、__(填“陰”或“陽(yáng)”)離子交換膜。 【答案】（1）升高溫度、將廢鎳催化劑粉碎、攪拌等 （2）SiO  2 （3）Cr  3+  +4OH?=CrO?+2H O 2 2 （4）除去 Fe3+  NiS （5）3NiS+8H++2NO? 3  =3Ni2++2NO↑+3S↓+4H O 2 （6）1.4×10?5  mol/L （7）Fe-6e?  +8OH?  =FeO2?+4H O 4 2  陰 【解析】廢鎳催化劑(主要成分為 NiCO 3  和 SiO ，含

38、少量 Fe O 、Cr O )為原料制備硫酸鎳，加入 20%的硫 2 2 3 2 3 酸酸溶，NiCO 、Fe O 、Cr O 反應(yīng)進(jìn)入溶液中，SiO 不能反應(yīng)，過(guò)濾，濾渣℃為 SiO ，濾液加入 NaOH 溶液 3 2 3 2 3 2 2 進(jìn)行一次堿析，濾液℃含有 CrO? 2 ，沉淀加入氯化銨、氨水緩沖液，由信息℃可知濾渣℃為 Fe(OH) ，過(guò)濾得到 3 的濾液含有[Ni(NH ) ]2+ 3 6 ，“凈化”時(shí)通入的 H  S，可以將鎳元素轉(zhuǎn)化為 NiS 沉淀，加入硝酸氧化，可生成 S 和 2 Ni2+ ，加入氫氧化鈉生成 Ni(

39、OH) 2  ，過(guò)濾后加入硫酸可得到硫酸鎳，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸鎳晶體， 以此解答該題。 (1)“酸溶 ”時(shí)為了提高浸取率，可以先將廢鎳催化劑粉碎，以增大固體表面積，或進(jìn)行攪拌， 并在加熱條件下使廢鎳催化劑與 20%硫酸充分反應(yīng)等；(2)“濾渣℃”主要成分為二氧化硅；(3)Cr(OH) 3  難溶于水， Cr(OH) 是兩性氫氧化物，可以與過(guò)量的 NaOH 溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生 CrO? 3 2  ，則含鉻微粒發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 為 Cr  3++4OH?=CrO?+2H O；(4)加入氯化銨和氨水的緩沖液，可生成 Fe(OH)

40、 沉淀，同時(shí)生成[Ni(NH ) ]2+ 2 2 3 3 6 ，達(dá) 到除去 Fe3+ 的目的； “ 凈化 ” 時(shí)通入的 H  2  S 的目的是將鎳元素轉(zhuǎn)化為  NiS 沉淀，對(duì)應(yīng)的離子方程式為 [Ni[Ni(NH ) ]2++H S=NiS↓+2NH++4NH ↑；(5)“氧化”時(shí) HNO 將 NiS 氧化為 S 單質(zhì)，HNO 被還原為 NO，發(fā)生 3 6 2 4 3 3 3 反應(yīng)的離子方程式為 3NiS+8H++2NO ? 3  =3Ni2++2NO↑+3S↓+4H O ，從而可除去硫，生成鎳離子； (6) 離子濃度 2 ≤1×10?5  mol/L 時(shí)，離子沉淀完全，已知 Ni(OH) 的 Ksp=2×10?15 2  ，則 c(OH?)=  2  2 ′10 -15 1′10 -5  mol/L=1.4×10?5  mol/L； (7)電解池中陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，依據(jù)題意可知鐵在陽(yáng)極失去電子，堿性環(huán)境下生成高鐵酸根離子 FeO2? 4  ，陽(yáng)極 的電極反應(yīng)式為：Fe-6e?  +8OH?  =FeO 2?+4H O，離子交換膜 (b) 為陰離子交換膜，可使氫氧根離子進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)。 4 2