Question

【題目】一種磁性材料的磨削廢料(含鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為21%)的主要成分是鐵鎳合金，還含有銅、鈣、鎂、硅的氧化物。由該廢料制備純度較高的氫氧化鎳的工藝流程如下：

回答下列問(wèn)題：

⑴合金中的鎳難溶于稀硫酸，“酸溶”時(shí)除了加入稀硫酸，還要邊攪拌邊緩慢加入稀硝酸，反應(yīng)生成的氣體只有N2。寫出金屬鎳溶解的離子方程式：_______。

⑵“除鐵”時(shí)H2O2的作用是__________，為了證明添加的H2O2已足量，應(yīng)選擇的試劑是__________(填“鐵氰化鉀”或“硫氰化鉀”)溶液。

⑶“除銅”時(shí)，反應(yīng)的離子方程式為__________，若用Na2S代替H2S除銅，優(yōu)點(diǎn)是__________。

⑷已知除雜過(guò)程在陶瓷容器中進(jìn)行，NaF的實(shí)際用量為理論用量的1.1倍，用量不宜過(guò)大的原因是__________。

⑸鎳氫電池已成為混合動(dòng)力汽車的主要電池類型，其工作原理如下：M + Ni(OH)2MH + NiOOH(式中M為儲(chǔ)氫合金),寫出電池放電過(guò)程中正極的電極反應(yīng)式：__________。

⑹已知黃鈉鐵礬[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀顆粒大、沉淀速率快、容易過(guò)濾等特點(diǎn)。某研究小組為測(cè)定黃鈉鐵礬的組成，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

步驟Ⅰ.稱取4.850g黃鈉鐵礬樣品，加鹽酸完全溶解后，配成100.00mL溶液A；

步驟Ⅱ.量取25.00mL溶液A，加入足量的KI，用0.2500 mol·L－1的Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定(反應(yīng)為I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 )，滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗30.00mL Na2S2O3溶液。

步驟Ⅲ另取25.00mL溶液A，加足量BaCl2溶液充分反應(yīng)后，過(guò)濾、洗滌、干燥后得沉淀1.165g。

①用Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定時(shí)，使用的指示劑為__________，滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)的顏色變化為__________。

②黃鈉鐵礬的化學(xué)式為 __________。

Answer 1

【答案】5Ni+12H++2NO3－= 5Ni2++N2↑+6H2O 將Fe2+氧化為Fe3+ 鐵氰化鉀 H2S+Cu2+=CuS↓+2H+ 無(wú)易揮發(fā)污染性氣體H2S產(chǎn)生 過(guò)量的F－會(huì)生成氫氟酸腐蝕陶瓷容器 NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－ 淀粉溶液 當(dāng)溶液藍(lán)色恰好褪去，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù) NaFe3(SO4)2(OH)6

【解析】

⑴已知Ni難溶于稀硫酸，“酸溶”時(shí)除了加入稀硫酸，還邊攪拌邊緩慢加入了稀硝酸生成N2和Ni2+；

⑵H2O2具有氧化性，“除鐵”時(shí)加入H2O2可將“酸溶”后溶液中的Fe2+氧化為Fe3+；為證明添加的H2O2已足量，主要驗(yàn)證亞鐵離子反應(yīng)完全，選擇鐵氰化鉀溶液進(jìn)行檢驗(yàn)；

⑶據(jù)流程圖可知，“除銅”時(shí)加入的沉淀劑為H2S，用Na2S代替H2S除銅，不產(chǎn)生易揮發(fā)污染性氣體H2S；

⑷已知除雜過(guò)程在陶瓷容器中進(jìn)行，除銅后的濾液應(yīng)顯酸性，若NaF的用量過(guò)大，過(guò)量的F－會(huì)生成氫氟酸腐蝕陶瓷容器；

⑸鎳氫電池放電時(shí)，正極上NiOOH得電子發(fā)生還原反應(yīng)，再寫出電極反應(yīng)式；

⑹①滴定過(guò)程中，有碘單質(zhì)參與反應(yīng)，故應(yīng)選擇淀粉溶液做指示劑；

②建立關(guān)系式先求出n(Fe3+)，再根據(jù)沉淀得出硫酸根的物質(zhì)的量，再求出m(Na+)+m(OH－)質(zhì)量，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0可得，得n(Na+)、n(OH－)，最后求出答案。

⑴已知Ni難溶于稀硫酸，“酸溶”時(shí)除了加入稀硫酸，還邊攪拌邊緩慢加入了稀硝酸，反應(yīng)有N2生成，則Ni溶解的離子方程式：5Ni+12H++2NO3－= 5Ni2++N2↑+6H2O；

故答案為：5Ni+12H++2NO3－= 5Ni2++N2↑+6H2O；

⑵H2O2具有氧化性，“除鐵”時(shí)加入H2O2可將“酸溶”后溶液中的Fe2+氧化為Fe3+。為證明添加的H2O2已足量，可選擇鐵氰化鉀溶液進(jìn)行檢驗(yàn)：若H2O2用量不足，溶液中殘余的Fe2+會(huì)與鐵氰化鉀溶液反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；反之可說(shuō)明H2O2足量；

故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；鐵氰化鉀；

⑶據(jù)流程圖可知，“除銅”時(shí)加入的沉淀劑為H2S，對(duì)應(yīng)的離子方程式為H2S+Cu2+=CuS↓ + 2H+；若用Na2S代替H2S除銅，不產(chǎn)生易揮發(fā)污染性氣體H2S；

故答案為：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+；不產(chǎn)生易揮發(fā)污染性氣體H2S；

⑷已知除雜過(guò)程在陶瓷容器中進(jìn)行，且據(jù)流程圖可知除銅后的濾液應(yīng)顯酸性，所以若NaF的用量過(guò)大，過(guò)量的F－會(huì)生成氫氟酸腐蝕陶瓷容器；

故答案為：過(guò)量的F－會(huì)生成氫氟酸腐蝕陶瓷容器；

⑸鎳氫電池放電時(shí)，正極上NiOOH得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－；

故答案為：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－；

⑹①滴定過(guò)程中，有碘單質(zhì)參與反應(yīng)，故應(yīng)選擇淀粉溶液做指示劑；滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)的顏色變化為：溶液藍(lán)色恰好褪去，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù)；

故答案為：淀粉溶液；當(dāng)溶液藍(lán)色恰好褪去，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù)；

②加入足量的KI，反應(yīng)為2Fe3++2I－= 2Fe2++I2，根據(jù)I2＋2Na2S2O3＝2NaI＋Na2S4O6得出關(guān)系式為：Fe3+~Na2S2O3，則100.00mL中n(Fe3+)=0.25mol/L×0.03L×10 = 0.03mol；1.165g為硫酸鋇，則100.00mL中，則y：m=3：2，m(Fe3+)+m(SO42－) =1.68g+1.92g = 3.6g，m(Na+)+m(OH－)=4.850g－3.6g=1.25g，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0可得，n(Na+)+n(OH－)=0.07mol，解得n(Na+)=0.01mol，n(OH－) =0.06mol，則x：y：m：n=1:3:2:6，故黃鈉鐵礬的化學(xué)式為NaFe3(SO4)2(OH)6；

故答案為：NaFe3(SO4)2(OH)6。