Question

鎳電池廣泛應(yīng)用于混合動力汽車系統(tǒng)，電極材料由Ni(OH)2、炭粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成．由于電池使用后電極材料對環(huán)境有危害，某興趣小組對該電池電極材料進(jìn)行資源回收研究，并設(shè)計出相關(guān)實驗流程圖

 

已知：①NiCl2易溶于水，F(xiàn)e3+不能氧化Ni2+

②某溫度下一些金屬氫氧化物的Ksp及沉淀析出的理論pH如表所示：

回答下列問題：

（1）根據(jù)表數(shù)據(jù)判斷步驟②依次析出沉淀Ⅱ       和沉淀Ⅲ      （填化學(xué)式），則pH1         pH2（填填“＞”、“=”或“＜”），控制兩種沉淀析出可利用       。

A．pH試紙         B．石蕊指示劑           C．pH計

（2）已知溶解度：NiC2O4＞NiC2O4?H2O＞NiC2O4?2H2O，則反應(yīng)③的化學(xué)方程式是           。第③步反應(yīng)后，過濾沉淀時需要的玻璃儀器有     。若過濾時發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實驗操作的角度給出兩種可能的原因              、             。

（3）④中陽極反應(yīng)產(chǎn)生的氣體E為     ，驗證該氣體的試劑為        。

（4）試寫出反應(yīng)⑥的離子方程式                    。

 

Answer 1

（1）Fe(OH)3    Al(OH)3    ＜     C  

（2）NiCl2+Na2C2O4+2H2O=NiC2O4·2H2O+2NaCl ;燒杯、漏斗、玻璃棒;濾紙破損、過濾液的液面高于濾紙的邊緣

（3）Cl2;濕潤的淀粉碘化鉀試紙

（4）2Ni(OH)2+Cl2+2OH—=2Ni(OH)3+2Cl—

【解析】由題給條件，金屬氫氧化物的Ksp及沉淀析出的理論pH，可知，在A溶液中加入NiO是為了調(diào)節(jié)溶液pH，使相應(yīng)的鋁離子、三價鐵離子全部沉淀出，Ni2+在溶液B中．根據(jù)pH可以確定開始析出沉淀和全部沉淀的pH范圍，先析出沉淀Ⅱ是Fe(OH)3，沉淀pH范圍是2.53～2.94，然后析出沉淀Ⅲ是Al(OH)3，沉淀PH的范圍3.43～4.19，所以pH1＜pH2；控制兩種沉淀析出必須準(zhǔn)確測定pH值，所以應(yīng)利用pH計測定。

（2）由溶解度：NiC2O4＞NiC2O4?H2O＞NiC2O4?2H2O，結(jié)合流程中的變化

可知沉淀為溶解度小的NiC2O4?2H2O，所以根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系寫出化學(xué)方程式；

在過濾裝置中用到的玻璃儀器和注意問題，根據(jù)裝置和操作步驟寫出NiCl2+Na2C2O4+2H2O=NiC2O4·2H2O+2NaCl，漏斗，燒杯、玻璃棒;濾紙破損、過濾液的液面高于濾紙的邊緣。

（3）由流程圖和以上分析可知，D溶液主要是氯化鈉溶液，電解氯化鈉溶液在陽極得到氯氣，陰極得到氫氣，所以E氣體是Clc 2，驗證氯氣的試劑應(yīng)是淀粉碘化鉀溶液，遇氯氣變藍(lán)；

（4）在B溶液中加入Na2C2O4溶液生成了沉淀ⅠNiC2O4.2H2O，沉淀中加入氫氧化鈉溶液，根據(jù)Ni(OH)2開始沉淀到全部沉淀的pH范圍為7.60～9.75，加入過量氫氧化鈉溶液能使沉淀NiC2O4·2H2O轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，所以C為沉淀Ni（OH）2；根據(jù)流程圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，沉淀C和氯氣能生成Ni(OH)3，鎳元素化合價升高是被氯氣氧化的結(jié)果，因此離子方程式為2Ni(OH)2+2OH-+Cl2=2Ni(OH)3+2Cl-