新高考化学一轮复习考点巩固练习18 金属及其化合物制备流程（Ni）（解析版）

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镍:元素符号Ni，原子序数28，原子量58.71，外围电子排布3d84s2，位于第四周期第Ⅷ族。主要化合价+2、+3、+4。
一、物理性质：
银白色金属，有良好延展性，具有中等硬度，有铁磁性。密度 8.902克/厘米3，熔点1453℃，沸点2732℃。
二、化学性质：
化学性质较活泼。有较好的耐腐蚀性，室温时在空气中难氧化，不易与浓硝酸反应，能耐碱腐蚀。细镍丝可燃，加热时与卤素反应，在稀酸中缓慢溶解。能吸收相当数量氢气。
三、用途：
用于制不锈钢，抗腐蚀合金、蓄电池、化学器皿、陶瓷制品，还用作催化剂。1751年瑞典人克朗斯埃特首先从红砷镍矿制得镍。主要矿物有红砷镍矿、针镍矿等。矿石经煅烧成氧化物后，再用水煤气或炭还原得到镍。
四、镍的冶炼
火法冶炼
硫化镍矿火法冶炼几种工艺的流程综合如下图：
火法冶炼
火法冶炼的冶炼工艺可分为还原熔炼镍铁工艺和还原硫化熔炼镍锍工艺两种。火法冶炼适合处理硅镁镍类型矿(即矿床下部硅、镁的含量比较高、铁含量较低、钴含量也较低的矿石)。其中用的最多的是还原熔炼镍铁工艺。
【专题精练】
1．(2021年河北省第三模拟)硫化镍矿的主要成分是，还含有、、一些不溶性物质等，工业上用硫化镍矿制备金属镍的工艺流程如图所示：
(1)硫化镍矿粉磨的目的是_______，“酸浸”时，硫化镍与稀盐酸反应的化学方程式为_______。
(2)“氧化、除铁”过程中加入溶液时，发生反应的离子方程式为_______；加入氧化镍的目的是除去铁元素，用化学平衡移动原理解释除去铁元素的原因_______。
(3)已知，，若“除镁”后的滤液中的浓度不大于，则滤液中≤_______。
(4)电解硫酸镍溶液时，在_______极得到镍单质，电解产物_______(填化学式)可以循环使用。
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(1)操作1的名称为___________。
(2)双氧水的作用___________
(3)沉淀A为混合物，写出其成分的化学式___________。
(4)试剂B的名称为___________，沉镍后，滤液中C2O的浓度为0.01 ml/L，则残留在滤液中的 c(Ni2＋)=___________[已知Ksp(NiC2O4)=4×10-10]。
(5)NiC2O4·2H2O高温煅烧制取三氧化二镍时会产生CO、CO2、水蒸气等混合气体，发生反应的化学方程式为___________。
(6)NiC2O4·2H2O(相对分子质量为182.7)高温煅烧制取三氧化二镍的热重曲线如图所示： T2温度时固体物质的化学式为___________。
EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 3．(2021届辽宁省高三3月联考)以铁镍合金(含少量铜)为原料，生产电极材料的部分工艺流程如下：
已知：(1)表中列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0计算)。
(2)；。
回答下列问题。
(1)中的化合价为__。“酸溶”时转化为，该过程中温度控制在70~80℃的原因是__。
(2)“酸溶”时镍生成，写出铁镍合金中镍参与反应的离子方程式：____。
(3)“除铜”时若选用，会导致部分也产生沉淀，当溶液中、沉淀同时存在时，溶液中__。
(4)“沉镍”时得到碳酸镍()沉淀。在空气中碳酸镍与碳酸锂共同“煅烧”可制得，该反应的化学方程式为____。
(5)“沉镍”后的滤液中主要是和，当溶液中二者的物质的量之比为1：1时，溶液中离子浓度由大到小的顺序是__。
(6)已知铁镍合金中镍的质量分数为29.5%，称取10.0g合金，最终制得4.7g，则合金中的利用率为____(保留两位有效数字)。
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已知：H2S的电离常数K1=1.3×10-7，K2=7.1×10-15；Ksp[CuS]=6.0×10-36；Ksp[Ni(OH)2]=1.0×10-15.6
回答下列问题：
(1)合金中的镍难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸，还原产物为N2，金属镍溶解的离子方程式是___________；“酸溶”时产生的废渣主要成分为___________。
(2)“除铁”加入Na2CO3时，生成黄钠铁矾（NaFe3(SO4)2(OH)6）的离子方程式是___________；“除铁”时，将“铁”转化成颗粒较大的黄钠铁矾沉淀对后续操作较为有利，原因是___________。
(3)“除铜”时，反应的离子方程式为H2S+Cu2+=CuS↓+2H+，该反应平衡常数K=___________。
(4)“除钙镁”过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量为理论用量的1.1倍，用量不宜过大的原因是___________。
(5)“沉镍”前c(Ni2+)=1.0ml/L，加入少量浓NaOH溶液，若忽略加入浓NaOH溶液对溶液体积的影响，则开始沉淀时溶液的pH=___________。
(6)用含镍21%的100kg铁镍合金废料经上述工艺制得31kgNi(OH)2固体，镍的回收率为___________。
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溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示，回答下列问题：
(1)废弃催化剂上的油脂在_______过程中被处理
(2)滤液①中含有的无机阴离子除OH-离子外还有_______。
(3)“转化”过程的离子方程式_______；“转化”过程宜控制较低温度的原因是_______。
(4)加NaOH溶液“调pH”应控制的pH范围是_______。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式_______。
(6)操作I为_______、_______、过滤、洗涤、干燥，得到产品。
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【一氧化镍】别名氧化镍或氧化亚镍，化学式NiO，式量74.71。绿色立方晶体或绿色粉末，密度6.67克/厘米3，熔点1984℃。不溶于水或醇。可溶于酸或氨水。用作催化剂、电子元件材料、蓄电池材料。搪瓷涂料、制备镍盐。用镍在空气中加热或者用草酸镍在隔绝空气条件下加热分解制得。
【氧化镍】见一氧化镍条。
【氧化亚镍】见一氧化镍条。
【硫酸镍】化学式NiSO4·7H2O，式量280.88。亮绿色菱形晶体，俗称翠矾。密度1.948克/厘米3。于31.5℃时失去1分子结晶水，99℃时熔于结晶水中。278.4℃时失全部结晶水。无水硫酸镍为淡黄色晶体。七水合硫酸镍在干燥空气中易风化。溶于水，水溶液呈酸性。能跟碱金属或铵的硫酸盐作用生成水合复盐。用作加氢催化剂、媒染剂、配电镀液。由镍或氧化镍溶于稀硫酸制得。
【硝酸镍】化学式Ni(NO3)2·6H2O，式量290.81。绿色单斜晶体。有潮解性，在干燥空气中微风化。易溶于水，水溶液呈酸性。溶于乙醇。密度2.05克/厘米3，56.7℃熔于结晶水中。沸点136.7℃。有氧化性。用作催化剂，镀镍。由镍溶于稀硝酸制得。
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
6.7
9.5
1.1
3.2
5.8
8.8
4.2
7.2
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时的pH
6.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时的pH
8.7
4.7
3.2
9.0