已知草酸镍晶体（NiC2O4，2H2O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉

Question

已知草酸镍晶体（NiC₂O₄，2H₂O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al₂O₃、Fe、SiO₂、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

金属离子	Fe3+	Fe2+	Al3+	Ni2+
开始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0	6.8
完全沉淀的pH	3.2	8.8	5.0	9.5

②K_sp（CaF₂）=1.46×10^-10
③当某物质模拟高度小于1.0×10^-5mol．L^-1时，视为完全沉淀．
（1）请写出一种能提高酸浸速率的措施___．
（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式___．
（3）pH的调控范围为___，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成．
（4）写出“沉镍”时反应的离子方程式___，证明Ni²⁺已经沉淀完全的实验步骤及现象是___，当Ca2+沉淀完全时，溶液中c（F^-）>___（写出计算式即可）．
（5）操作a的内容是___．

Answer 1

废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al₂O₃、Fe、SiO₂、CaO等），用硫酸溶解，SiO₂不与硫酸反应，过滤得到滤液中含有NiSO₄、FeSO₄、Al₂（SO₄）₃、CaSO₄及过量的硫酸，试剂a是一种绿色氧化剂，所以加入 的是加入H₂O₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入Ni（HO）₂调节pH，使pH大于5.0小于6.8，Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀、Al³⁺转化为Al（OH）₃沉淀，过滤除去，滤液中含有NiSO₄、CaSO₄，向滤液中加入NH₄F，除去Ca ²⁺，过滤，再向滤液中加入（NH₄）₂C₂O₄，得到草酸镍沉淀，再过滤、洗涤、干燥得草酸镍晶体，
（1）根据影响化学反应速率的因素可知，提高浸出率，可把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等，
故答案为：把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等；
（2）根据上面的分析可知，试剂a是H₂O₂，所以“氧化”时反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O； 
（3）根据表中的数据可知，pH为5.0时，Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全，pH为6.8时Ni²⁺开始沉淀，所以pH的调控范围为5.6～6.8，其反应的原理为：加入Ni（HO）₂调节消耗溶液中的氢离子，促使Fe³⁺、Al³⁺的水解平衡右移，使Fe³⁺、Al³⁺转化为相应的沉淀，
故答案为：5.6～6.8；加入Ni（HO）₂调节消耗溶液中的氢离子，促使Fe³⁺、Al³⁺的水解平衡右移，使Fe³⁺、Al³⁺转化为相应的沉淀；
（4）“沉镍”时反应的离子方程式为Ni²⁺+C₂O₄^2-+2H₂O=NiC₂O₄•2H₂O，证明Ni²⁺已经沉淀完全的实验步骤及现象是取上层清液，继续滴加（NH₄）₂C₂O₄溶液，无沉淀生成；当Ca²⁺沉淀完全时，即c（Ca²⁺）<10^-5mol/L，根据K_sp（CaF₂）=1.46×10^-10，可知溶液中c（F^-）>√((1.46×10-10)/(10-5)) mol/L，
故答案为：Ni²⁺+C₂O₄^2-+2H₂O=NiC₂O₄•2H₂O；取上层清液，继续滴加（NH₄）₂C₂O₄溶液，无沉淀生成；√((1.46×10-10)/(10-5)) mol/L；
（5）根据上面的分析可知，操作a的内容是过滤、洗涤、干燥，故答案为：过滤、洗涤、干燥．