《2025年天星教育试题调研化学第10辑》

调研
[河南开封 3 月联考]钼(Mo)广泛应用于化工生产、医疗卫生等领域。一种从废催化剂(主要含 NiO、MoO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃)中富集回收钼和镍的工艺流程如图所示。

已知：①NiO、Fe₂O₃在高温时均不与 Na₂CO₃反应。②25℃时，$ K_{sp}[Fe(OH)_3] = 2.8×10^{-39} $，$ K_{sp}[Ni(OH)_2] = 2×10^{-16} $，$ K_{sp}(CaMoO_4) = 1.46×10^{-8} $，$ K_{sp}(CaCO_3) = 3.36×10^{-9} $；$ H_2CO_3 $的 $ K_{a1} = 4.5×10^{-7} $，$ K_{a2} = 4.7×10^{-11} $。
(1)“粉碎”废催化剂的目的是增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸出率。
(2)“焙烧”中，废催化剂中的 MoO₃与 Na₂CO₃反应生成可溶性钠盐 Na₂MoO₄，该反应的化学方程式为$MoO_3 + Na_2CO_3 \stackrel{焙烧}{=\!=\!=} Na_2MoO_4 + CO_2↑$。
(3)“除杂”中，加入过量 CO₂，发生反应的离子方程式为$[Al(OH)_4]^- + CO_2 \stackrel{}{=\!=\!=} Al(OH)_3↓ + HCO_3^-$。
(4)滤渣 2 的成分是Fe(OH)₃(填化学式)。“沉淀”时，若溶液中金属阳离子的浓度均为 0.02 mol·L⁻¹，应控制溶液 pH 不超过7。
(5)“沉钼”中，溶液 pH 为 7.0，若条件控制不当，会产生 CaCO₃沉淀。为避免 CaMoO₄中混入 CaCO₃，当溶液中$ \dfrac{c(HCO_3^-)}{c(MoO_4^{2-})} = $$\frac{10^{-7}×3.36×10^{-9}}{4.7×10^{-11}×1.46×10^{-8}}$(列出计算式)时，应停止加入 CaCl₂溶液。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其作用是提高镍的回收率。
 

答案：
(1)增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸出率
(2)$MoO_3 + Na_2CO_3 \stackrel{焙烧}{=\!=\!=} Na_2MoO_4 + CO_2↑$
(3)$[Al(OH)_4]^- + CO_2 \stackrel{}{=\!=\!=} Al(OH)_3↓ + HCO_3^-$
(4)Fe(OH)₃；7
(5)$\frac{10^{-7}×3.36×10^{-9}}{4.7×10^{-11}×1.46×10^{-8}}$
(6)提高镍的回收率