16.(12分)(2019·南通七市二模)以红土镍矿(主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等)为原料,获取净水剂黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]和纳米镍粉的部分工艺流程如下:
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(1)工业上常将“过滤Ⅰ”的滤液和滤渣洗涤液合并,其目的是____________________。
(2)“氧化”过程发生的离子方程式为________________________________________。
(3)“沉铁”过程中加入碳酸钠调节溶液的pH至2,碳酸钠过多会导致生成的沉淀由黄钠铁钒转变为______________(填化学式)。
(4)向“过滤Ⅱ”所得滤液(富含Ni2+)中加入N2H4·H2O,在不同浓度的氢氧化钠溶液中反应,含镍产物的XRD图谱如右图所示(XRD图谱可用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。欲制得高纯纳米镍粉最适宜的NaOH的浓度为__________。写出该条件下制备纳米镍粉同时生成N2的离子方程式:_________________________________________________。
不同NaOH浓度下,产物Ni的含量不同,可能的原因是____________________。
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解析:(1)红土镍矿(主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等)加硫酸酸浸后由于Fe2O3、FeO、NiO溶于酸生成对应的硫酸盐,而SiO2不溶于酸,经过“过滤Ⅰ”得到滤渣为SiO2,洗去表面的硫酸盐,将滤液和滤渣洗涤液合并,其目的是为提高镍、铁元素的利用率;(2)用NaClO氧化是在酸性条件下把溶液中的Fe2+转化为Fe3+,则“氧化”过程发生的离子方程式为
2H++2Fe2++ClO-===2Fe3++Cl-+H2O;(3)“沉铁”过程中加入碳酸钠调节溶液的pH至2,碳酸钠过多会导致生成的沉淀由黄钠铁钒转变为 Fe(OH)3;(4)“过滤Ⅱ”所得滤液中富含Ni2+,根据图分析可知,在0.005 mol·L-1NaOH溶液中主要得到NiSO4·N2H4,在0.015 mol·
L-1NaOH中能制得高纯纳米镍粉;该条件下Ni2+被还原为纳米镍,N2H4被氧化生成N2,根据氧化还原反应的配平原则配平得到该反应的离子方程式N2H4·H2O+2Ni2++4OH-===2Ni↓+N2↑+5H2O;不同NaOH浓度下,产物Ni的含量不同,可能的原因是碱性越强,N2H4·H2O的还原性越强。
答案:(1)为提高镍、铁元素的利用率