兰尼镍是一种带有多孔结构的细小晶粒组成的镍铝合金，被广泛用作有机物的氢化反应的催化剂．以红土镍矿（主要成分为NiS、FeS和SiO2等）为原料制备兰尼镍的工艺流程如图所示：（1）在

Question

兰尼镍是一种带有多孔结构的细小晶粒组成的镍铝合金，被广泛用作有机物的氢化反应的催化剂．以红土镍矿（主要成分为NiS、FeS和SiO₂等）为原料制备兰尼镍的工艺流程如图所示：

（1）在形成Ni（CO）₄的过程中，碳元素的化合价没有变化，则Ni（CO）₄中的Ni的化合价为___；
（2）已知红土镍矿煅烧后生成Ni₂O₃，而加压酸浸后浸出液A中含有Ni²⁺，写出有关镍元素的加压酸浸的化学反应方程式___；
（3）向浸出液A中通入H₂S气体，还原过程中发生反应的离子方程式是___；
（4）“高温熔融”时能否将通入氩气换为CO并说明原因___；
（5）“碱浸”的目的是使镍铝合金产生多孔结构，从而增强对氢气的强吸附性，此过程中发生反应的离子方程式为___．浸出反应所用的NaOH溶液的浓度要大，若NaOH溶液较稀时，则会产生少量的Al（OH）₃沉淀而阻止浸出反应的持续进行，请用化学反应原理加以解释：___；
（6）浸出液B可以回收，重新生成铝以便循环利用．请设计简单的回收流程：浸出液B→___．（示例：CuOCu²⁺Cu）

Answer 1

红土镍矿（主要成分为NiS、FeS和SiO₂等）煅烧发生氧化还原反应得到Ni₂O₃、Fe₂O₃（SiO₂不反应），加入硫酸加压酸浸，Ni₂O₃、Fe₂O₃溶解，发生的反应有2Ni₂O₃+4H₂SO₄=4NiSO₄+O₂↑+4H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，SiO₂不与硫酸反应，过滤得到浸出渣A（SiO₂），浸出液A中含Ni²⁺、Fe³⁺，向浸出液A中通入H₂S气体，发生还原反应的离子方程式是：H₂S+2Fe³⁺=2Fe²⁺+2H⁺+S，另外生成沉淀NiS，过滤得到镍硫化合物NiS，再通入CO气体，形成Ni（CO）₄，加热得到镍，高温熔融时通入氩气，加入铝，得到合金，将合金冷却、粉碎，再用浓氢氧化钠溶液碱浸，铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构，浸出液B中含偏铝酸根，最后用蒸馏水洗浸出渣B，得到产品兰尼镍．
（1）通入CO气体，形成Ni（CO）₄，在形成Ni（CO）₄的过程中，碳元素的化合价没有变化，反应前后都是+2价，氧为-2价，根据化合价代数和为零可知Ni的化合价为0，
故答案为：0；
（2）已知红土镍矿煅烧后生成Ni₂O₃，加压酸浸后浸出液A中含有Ni²⁺，镍的化合价降低发生还原反应，只有氧的化合价能升高，所以产物有氧气，则发生的反应是2Ni₂O₃+4H₂SO₄=4NiSO₄+O₂↑+4H₂O，
故答案为：2Ni₂O₃+4H₂SO₄=4NiSO₄+O₂↑+4H₂O；
（3）浸出液A中含Ni²⁺、Fe³⁺，向浸出液A中通入H₂S气体，三价铁具有较强氧化性，与硫化氢发生还原反应，离子方程式是：H₂S+2Fe³⁺=2Fe²⁺+2H⁺+S↓，
故答案为：H₂S+2Fe³⁺=2Fe²⁺+2H⁺+S↓；
（4）高温熔融时通入氩气，加入铝，得到合金，不能把氩气换为CO，因为冷却时，CO能与Ni反应生成Ni（CO）₄，
故答案为：不能，因为冷却时，CO能与Ni反应生成Ni（CO）₄；
（5）将合金冷却、粉碎，再用浓氢氧化钠溶液碱浸，铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构，发生的反应为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；浸出反应所用的NaOH溶液的浓度要大，若NaOH溶液较稀时，则会产生少量的Al（OH）₃沉淀而阻止浸出反应的持续进行，因为Al溶于碱液生成AlO₂^-时在水中存在下列平衡：AlO₂^-+2H₂O⇌Al（OH）₃+OH^-，OH^-浓度过小，对AlO₂^-的水解的抑制作用小，所以，产生的Al（OH）₃就会沉积下来进而阻止浸出反应持续进行，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；因为Al溶于碱液生成AlO₂^-时在水中存在下列平衡：AlO₂^-+2H₂O⇌Al（OH）₃+OH^-，OH^-浓度过小，对AlO₂^-的水解的抑制作用小，所以，产生的Al（OH）₃就会沉积下来进而阻止浸出反应持续进行；
（6）浸出液B中含偏铝酸根，可通入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，再加热灼烧使其分解得到氧化铝，加入冰晶石，在熔融态下电解氧化铝得到铝，回收流程可表示为：浸出液B→Al（OH）₃

灼烧

Al₂O₃

冰晶石、熔融

电解

Al，
故答案为：Al（OH）₃

灼烧

Al₂O₃

冰晶石、熔融

电解

Al．