Question

【題目】某化學(xué)小組通過查閱資料，設(shè)計(jì)了如下圖所示的方法以含鎳廢催化劑為原料來制備NiSO47H2O．已知某化工廠的含鎳廢催化劑主要含有Ni，還含有Al（31%）、Fe（1.3%）的單質(zhì)及氧化物，其他不溶雜質(zhì)（3.3%）．

部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)的pH如下：

沉淀物	開始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Al（OH）3	3.8	5.2
Fe（OH）3	2.7	3.2
Fe（OH）2	7.6	9.7
Ni（OH）2	7.1	9.2

（1）操作a應(yīng)選用下列哪種方法或裝置：_____

A. B. C. D.

（2）“堿浸”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________

（3）“酸浸”時(shí)所加入的酸是________（填化學(xué)式）．

（4）加入H2O2時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________

（5）操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH，你認(rèn)為pH的調(diào)控范圍是________

（6）產(chǎn)品晶體中有時(shí)會(huì)混有少量綠礬（FeSO47H2O），其原因可能是____（寫出一點(diǎn)即可）．

（7）NiSO47H2O可用于制備鎳氫電池（NiMH），鎳氫電池目前已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車的一種主要電池類型．NiMH中的M表示儲(chǔ)氫金屬或合金．該電池在充電過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ni（OH）2+M=NiOOH+MH，則NiMH電池放電過程中，正極的電極反應(yīng)式為________．

Answer 1

【答案】 A 2Al+2OH﹣+2H2O═2AlO2－+3H2↑、Al2O3+2OH﹣═2AlO2－+H2O H2SO4 H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 5.2﹣7.1 H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保溫時(shí)間不足導(dǎo)致Fe2+未被完全氧化造成的 NiOOH+H2O+e﹣=Ni（OH）2+OH﹣

【解析】（1）A是過濾、B是蒸發(fā)、C是蒸餾、D是分液，由流程可得，操作a是過濾得到固體和濾液，故選A。

（2）鋁具有兩性能和強(qiáng)堿反應(yīng)，氧化鋁是兩性氧化物能和強(qiáng)堿反應(yīng)，而鎳單質(zhì)和鐵及其氧化物不和堿反應(yīng)，所以“堿浸”過程目的是除去鋁及其氧化物，達(dá)到除去鋁元素的目的，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。

（3）“酸浸”時(shí)主要是溶解金屬鎳和鐵單質(zhì)及其氧化物，因?yàn)樽罱K得到NiSO47H2O，加入的酸不能引入新雜質(zhì)，故加入H2SO4進(jìn)行酸浸。

（4）加入H2O2是為了氧化溶液中的Fe2+，使后續(xù)步驟從溶液中沉淀分離鐵元素而不影響鎳元素的存在，H2O2與Fe2+反應(yīng)的離子方程式為：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O。

（5）根據(jù)圖表中沉淀需要的溶液pH范圍，加入H2O2氧化Fe2+為Fe3+后，調(diào)節(jié)溶液pH使Fe3+全部沉淀，而鎳離子不沉淀，注意：前面除去Al元素的過程中可能使此時(shí)溶液中仍有少量Al3+，所以為了得到較純凈的硫酸鎳溶液，pH應(yīng)調(diào)控在5.2-7.1之間，以確保完全沉淀Al3+和Fe3+。

（6）產(chǎn)品晶體中有時(shí)會(huì)混有少量綠礬（FeSO47H2O），說明在加入氧化劑H2O2時(shí)未全部氧化Fe2+，則可能是H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保溫時(shí)間不足等原因造成的。

（7）NiMH電池放電過程中，正極上NiOOH得電子生成Ni(OH)2，則正極的電極反應(yīng)式為：NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-。