高中化学试题解析424

高中化学试题解析424

1. 某工厂利用镍矿（主要成分为NiS，含少量Fe₂O₃和CuS）制备超细镍粉，物质转化流程如下（部分反应条件已略去）：

已知：①滤液1中镍以[Ni(NH₃)₆]²⁺形式存在，硫以SO₄^2-和少量S₂O₃^2-形式存在；

②“部分蒸氨”时c(NH₃)减小，[Ni(NH₃)₆]²⁺转化为[Ni(NH₃)_x]^2+，x=1-5。

回答下列问题：

（1）依据核外电子排布，Ni元素位于周期表_____区。

（2）“氧压氨浸”时，加压的目的是_____________________，NiS转化为[Ni(NH₃)₆]SO₄的化学方程式为_______________。

（3）滤液1中铜的主要存在形式为_______（填离子符号）。气体a为__________（填化学式）。

（4）“转化”步骤通入足量氧气充分氧化滤液2中剩余的S₂O₃^2-，该步骤无沉淀产生，则理论上每转化1molS₂O₃^2-消耗O₂的物质的量为______mol。

（5）滤液3浓缩结晶得到的______（填化学式）可用于生成化肥。

（6）近似条件下，不同[Ni(NH₃)_x]SO₄溶液中二价镍[Ni(Ⅱ)]浓度随“还原”步骤时间的变化如图。为提高Ni(Ⅱ)的还原速率和转化率，应选择_______（填“2”或“≥3”）。

已知酸性条件不利于“还原”步骤，解释[Ni(NH₃)]²⁺还原程度较低而[Ni(NH₃)₂]²⁺还原程度较高的原因：______________________（结合离子方程式作答）。

答案：

（1）d

（2）①. 增大氧气的溶解度（或浓度），加快反应速率

②. 

（3）①. [Cu(NH₃)₄]²⁺

②.NH₃

（4）2

（5）(NH₄)₂SO₄

（6） ①. 2

②. [Ni(NH₃)]²⁺被还原时发生反应：

溶液呈酸性，不利于“还原”步骤；而[Ni(NH₃)₂]²⁺被还原时发生反应：

不会生成游离的H⁺，因此还原程度较高

分析：

镍矿的主要成分为NiS，含少量Fe₂O₃和CuS，在“氧压氨浸”操作中通入空气、加入氨水，-2价S被氧化为SO₄^2-、S₂O₃^2-，Ni和Cu转化生成[Ni(NH₃)₆]²⁺、[Cu(NH₃)₄]²⁺，浸渣为Fe₂O₃。

“部分蒸氨”时挥发逸出的气体为氨气NH_3，c(NH3)减小，[Ni(NH₃)₆]²⁺转化为[Ni(NH₃)_x]^2+，[Cu(NH₃)₄]²⁺转化为CuS沉淀。

向滤液2中通入足量O₂，将滤液2中剩余的S₂O₃^2-充分氧化为SO₄^2-，最后通过H₂还原，得到Ni粉，滤液3中的主要成分为硫酸铵。

⑴Ni是28号元素，价电子排布为3d⁸4s²，属于d区。

⑵加压可增大氧气(气体)的溶解度，提高O₂浓度，加快浸出速率，提升镍的浸出率。

NiS与氧气、氨水反应生成[Ni(NH₃)₆]SO₄，根据电子守恒、原子守恒可写出化学方程式：

⑶氨浸过程中，铜离子与氨水形成[Cu(NH₃)₄]²⁺；“部分蒸氨沉铜”时，溶液中挥发出来的气体 a 是氨气。蒸发氨气会导致溶液中c(NH₃)减小，促使配合物解离进而使Cu²⁺沉淀。

⑷1molS₂O₃^2-被氧化为SO₄^2-，S₂O₃^2-中+2价S被氧化为+6价，共失去8mol电子，1molO₂反应得到4 mol电子，依得失电子守恒，消耗O₂的物质的量为2mol。

⑸在“还原”步骤中，[Ni(NH₃)_x]²⁺被H₂还原生成 Ni 粉，溶液中生成的主要阳离子是NH₄⁺，阴离子是SO₄^2-。因此滤液3浓缩结晶得到的副产品是(NH₄)₂SO₄，硫酸铵是常用的氮肥。

⑹观察图像，当x=2时，Ni(Ⅱ) 浓度随时间下降最快，且最终能降至0即完全转化。而x=1时反应转化率低，x=3时反应速率过慢。因此为提高速率和转化率，应选2。

当x=1时，发生反应：

会释放生成H⁺，会使溶液呈酸性，“酸性条件不利于还原”，因此反应受到抑制，转化率低。

当x=2时，发生反应：

恰好生成2个NH₄⁺，体系不会生成H⁺，反应能顺利进行到底。

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（以下内容来自AI，仅供参考）

镍矿的冶炼：