以NiMo/Al2O3型废催化剂为原料,实现Al、Ni、Mo(钼)元素高效分离回收的某种工业流程如下。

已知:i.R3N(R=C8H17~C10H21)是一种长链有机萃取剂,呈弱碱性,几乎不溶于水。萃取时,需将R3N先酸化为(R3NH)+;
ii.NiO不溶于强碱,易溶于氨水;MoO3易升华,易溶于碱。
(1)高温焙烧可将镍元素、钼元素转化为NiO和MoO3。但焙烧温度过高,钼元素的浸出效果反而下降,可能原因是______。
(2)浸出过程中,MoO3转化为MoO42-、NiO转化为[Ni(NH3)6]2+进入溶液。
①NiO转化为[Ni(NH3)6]2+的离子方程式为______。
②不能用NaOH溶液替代氨水,说明理由______(写出2条)。
(3)萃取时,滤液中加入酸化的R3N会选择性萃取MoO42-而不萃取[Ni(NH3)6]2+。原因是______。
(4)反萃取过程中反萃取剂可选用______(填序号)。
a.氨水b.硫酸溶液c.氯化铵溶液
(5)该流程中可循环利用的物质有______。
(6)测定反萃取液中钼元素的物质的量浓度。
取100mL反萃取液转移至250mL容量瓶,用蒸馏水定容至刻度,摇匀得待测液;移取25.00mL待测液于锥形瓶中,加入HSO4酸化后滴加指示剂,用0.1000mol·L-1FeSO4标准液滴定,至滴定终点时消耗 FeSO4溶液的体积为12.00mL。
已知:3Fe2++MOO42-+8H+=MO3++3Fe3++4H2O。
反萃取液中钼元素的物质的量浓度为______。
【答案】(1)MoO3易升华,温度过高,MoO3流失,影响后续溶浸(2分)
(2) NiO+4NH3·H2O+2NH4+=[Ni(NH3)6]2++5H2O(2分)不可以替换,原因1:氨水提供铵根离子参与反应,氢氧化钠会增加氯化铵用量;原因2:氢氧化钠溶液可以和氧化铝反应,后续不易分离(2分)
(3)由于静电引力作用,萃取有效成分(R3NH)+吸引MoO42-,而[Ni(NH3)6]2+会静电排斥(2分)
(4)a(1分)
(5)R3N、氨水(1分)
(6)0.04mol·L-1(2分)
【解析】废催化剂经高温焙烧将镍元素、钼元素转化为NiO和MoO3,氯化铵、氨水将镍元素和钼元素以[Ni(NH3)6]2+、MoO42-形式浸出,氧化铝形成滤渣除去;利用酸化的R3N萃取出MoO42-进入有机层,[Ni(NH3)6]2+进入水层,加入氢氧化钠得到氢氧化镍;有机层再经反萃取,净化浓缩得到钼盐。
(1)已知MoO3易升华,焙烧温度过高时,MoO3升华逸出,可浸出的钼元素减少,影响后续溶浸;
(2)①NiO与氨水、NH4Cl反应生成六氨合镍(II)配离子,根据电荷守恒、原子守恒配平即可得到离子方程式:NiO+4NH3·H2O+2NH4+=[Ni(NH3)6]2++5H2O;②已知NiO不溶于强碱,易溶于氨水,若使用氢氧化钠,氢氧化钠与铵根离子反应,氢氧化钠会增加氯化铵用量;氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成Na[Al(OH)4],后续不易分离,所以不可以用NaOH替换氨水,故答案为:不可以替换,原因1:氨水提供铵根离子参与反应,氢氧化钠会增加氯化铵用量;原因2:氢氧化钠溶液可以和氧化铝反应,后续不易分离;
(3)酸化生成的(R3NH)+带正电荷,可静电吸引带负电的MoO42-进入有机层;而[Ni(NH3)6]2+带正电荷,与(R3NH)+相互排斥,不能进入有机层,因此仅选择性萃取MoO42-,故答案为:由于静电引力作用,萃取有效成分(R3NH)+吸引MoO42-,而[Ni(NH3)6]2+会静电排斥;
(4)萃取时R3N酸化为带正电的(R3NH)+,(R3NH)+结合MoO42-进入有机层;反萃取需要中和(R3NH)+的H+,使(R3NH)+变回中性的R3N,释放MoO42-进入水层,因此需要碱,选项中只有氨水为碱性,故选a;
(5)反萃取后R3N再生,可回到萃取步骤循环使用;萃取后水层[Ni(NH3)6]2+与NaOH反应生成Ni(OH)2和氨水,所以氨水也可以回收循环用于浸出步骤,因此可循环的物质为R3N和氨水;
(6)根据反应3Fe2++MOO42-+8H+=MO3++3Fe3++4H2O,可得:25.00mL待测液中,, 则原反萃取液中总,因此。
夜雨聆风