Question

【題目】目前全世界的鎳（Ni）消費(fèi)量?jī)H次于銅、鋁、鉛、鋅，居有色金屬第五位。鎳常用于各種高光澤裝飾漆和塑料生產(chǎn)，也常用作催化劑。

Ⅰ.（鎳粉制備）

工業(yè)用電解鎳新液（主要含NiSO4，NiCl2等）制備堿式碳酸鎳晶體[xNiCO3●yNi(OH)2●ZH2O]，并利用其制備鎳粉的流程如下：

（1）反應(yīng)器中的一個(gè)重要反應(yīng)為3NiSO4+3Na2CO3+2H2O=NiCO32Ni(OH)2+3Na2SO4+2X，X的化學(xué)式為_____。

（2）物料在反應(yīng)器中反應(yīng)時(shí)需要控制反應(yīng)條件。

分析下圖，反應(yīng)器中最適合的溫度及pH分別為_____℃、_____。

（3）生產(chǎn)中，pH逐漸增加，生成Ni(OH)2含量也相對(duì)增加，則生成的堿式碳酸鎳晶體中，鎳的含量將_____（填“升高”、“降低”或“不變”）。

（4）操作2含過濾、水洗、95%酒精浸泡、晾干等操作，其中用95%酒精浸泡的目的是_____。

Ⅱ.（測(cè)定堿式碳酸鎳晶體的組成）

為測(cè)定堿式碳酸鎳晶體[xNiCO3●yNi(OH)2●ZH2O]組成，某小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案及裝置：

（資料卡片）

①堿式碳酸鎳晶體受熱會(huì)完全分解生成NiO、CO2和H2O

②堿石灰是NaOH和CaO的混合物，可以吸收CO2和H2O

（實(shí)驗(yàn)步驟）

①檢查裝置氣密性；②準(zhǔn)確稱量3.77g堿式碳酸鎳晶體[xNiCO3●yNi(OH)2●ZH2O]放在B裝置中，連接儀器；③打開彈簧夾a，鼓入一段時(shí)間空氣，分別稱量裝置C、D、E的質(zhì)量；

④關(guān)閉彈簧夾a，加熱裝置B至裝置C中導(dǎo)管末端無氣泡冒出；⑤打開彈簧夾a，緩緩鼓入一段時(shí)間空氣；⑥分別準(zhǔn)確稱量裝置C、D、E的質(zhì)量；⑦根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算（相關(guān)數(shù)據(jù)如下表）

	裝置C/g	裝置D/g	裝置E/g
加熱前	250.00	190.00	190.00
加熱后	251.08	190.44	190.00

（實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理）

（1）實(shí)驗(yàn)過程中步驟⑤鼓入空氣的目的是_____。

（2）計(jì)算3.77g堿式碳酸鎳晶體[xNiCO3●yNi(OH)2●ZH2O]中鎳元素的質(zhì)量_____。最終通過計(jì)算得到了堿式碳酸鎳晶體的組成。

（實(shí)驗(yàn)反思）

（3）另一小組同學(xué)加熱時(shí)在酒精燈上加了鐵絲網(wǎng)罩，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，稱得裝置B中殘留固體質(zhì)量明顯增大。經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)：在溫度控制不當(dāng)導(dǎo)致溫度過高時(shí)，NiO會(huì)被氧化成Ni2O3。該組同學(xué)稱得殘留的固體中鎳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能是_____。

A　70.1%　　　　B　75.9%　　　　C　78.7%　　　　D　79.6%

Answer 1

【答案】CO2 55 8.3 升高 使固體能快速晾干 將生成物帶入吸收裝置中，使生成物能夠被完全吸收，防止生成物殘留帶來計(jì)算誤差 1.77g B

【解析】

Ⅰ．[鎳粉制備]（1）反應(yīng)器中的一個(gè)重要反應(yīng)為3NiSO4+3Na2CO3+2H2O=NiCO32Ni（OH）2+3Na2SO4+2X，反應(yīng)前Ni原子共3個(gè)、S原子共3個(gè)、O原子共23個(gè)、Na原子6個(gè)、C原子3個(gè)、H原子4個(gè)，反應(yīng)后現(xiàn)有：Ni原子3個(gè)、S原子共3個(gè)、O原子共19個(gè)、Na原子6個(gè)、C原子1個(gè)、H原子4個(gè)，少O原子4個(gè)，C原子2個(gè)，而這些微粒包含在2個(gè)X分子中，所以X的化學(xué)式為CO2；

（2）根據(jù)給出的溫度和pH對(duì)雜質(zhì)含量的影響圖可知，要想雜質(zhì)含量最低，則需要控制反應(yīng)器中最適合的溫度及pH分別為55℃、8.3；

（3）由于NiCO3中含鎳量比Ni（OH）2中低，生產(chǎn)中，pH逐漸增加，生成Ni（OH）2含量也相對(duì)增加，而Ni（OH）2中含鎳量高，所以會(huì)造成生成的堿式碳酸鎳晶體中，鎳的含量將升高；

（4）操作2含過濾、水洗、95%酒精浸泡、晾干等操作，由于酒精易揮發(fā)，所以用95%酒精浸泡的目的是便于快速晾干；

Ⅱ．[測(cè)定堿式碳酸鎳晶體的組成]（1）實(shí)驗(yàn)過程中步驟⑤鼓入空氣的目的是為了將生成物帶入吸收裝置中，使生成物能夠被完全吸收，防止生成物殘留帶來計(jì)算誤差；

（2）反應(yīng)生成水的質(zhì)量為：251.08g-250.00g=1.08g，反應(yīng)生成二氧化碳質(zhì)量為：190.44g-190.00g=0.44g，反應(yīng)生成NiO質(zhì)量為：3.77g-1.08g-0.44g=2.25g，3.77g堿式碳酸鎳晶體[xNiCO3yNi（OH）2zH2O]中鎳元素的質(zhì)量為：2.25g×59÷75×100%=1.77g；

（3）如果固體全部是Ni2O3，Ni2O3中鎳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=71.08%，NiO中鎳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=78.67%，該組同學(xué)稱得的殘留固體中鎳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)該是大于71.08%，小于78.67%，因此該組同學(xué)稱得的殘留固體中鎳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能是B。