Question

8．鎳是有機(jī)合成的重要催化劑，某化工廠有含鎳催化劑廢品（主要成分是鎳、雜質(zhì)是鐵、鋁單質(zhì)及其化合物，還有少量難溶性雜質(zhì)）．某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如下流程利用含鎳催化劑廢品制備硫酸鎳晶體：

幾種難溶堿開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH：

沉淀物	開(kāi)始沉淀	完全沉淀
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

回答下列問(wèn)題：
（1）溶液①中含金屬元素的離子是AlO₂^-．
（2）用離子方程式表示加入雙氧水的目的2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；雙氧水可以用下列物質(zhì)替代的是A．
A．氧氣           B．漂白液          C．氯氣        D．硝酸
（3）操作a和c需要共同的玻璃儀器是玻璃棒；操作C的名稱是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．
（4）如果加入雙氧水量不足或“保溫時(shí)間較短”，則所制備的產(chǎn)品可能含有的雜質(zhì)為產(chǎn)品中混有綠礬；請(qǐng)選擇合適的試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)品中是否含“雜質(zhì)”取少量樣品溶于蒸餾水，滴加酸性高錳酸鉀溶液，若溶液紫色褪去，則產(chǎn)品中含有亞鐵離子．
（5）含鎳金屬氫化物MH-Ni燃料電池是一種絕色環(huán)保電池，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車．其中M代表儲(chǔ)氫合金，MH代表金屬氫化物，電解質(zhì)溶液可以是KOH水溶液．它的充、放電反應(yīng)為：xNi（OH）₂+M $?_{放電}^{充電}$ MH_x+xNiOOH；電池充電過(guò)程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiOOH+H₂O，放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為MH_x+xOH^--xe^-=M⁺+xH₂O．

Answer 1

分析 流程分析，某化工廠有含鎳催化劑廢品（主要成分是鎳，雜質(zhì)是鐵、鋁單質(zhì)及其化合物，少量難溶性雜質(zhì)），堿浸過(guò)濾得到固體加入酸浸過(guò)濾加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀，鎳離子不沉淀，過(guò)濾后調(diào)節(jié)溶液PH2-3防止鎳離子水解，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到NiSO₄•7H₂O晶體；
（1）根據(jù)廢料成分知，堿和鋁、氧化鋁反應(yīng)，溶液中含有偏鋁酸根離子；
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)表知，應(yīng)將亞鐵離子轉(zhuǎn)化成鐵離子除去，加入雙氧水氧化亞鐵離子生成鐵離子，不引入新雜質(zhì)．用漂白液（主要成分次氯酸鈉）、氯氣、硝酸替代雙氧水會(huì)引入新雜質(zhì)．用氧氣替代雙氧水；
（3）過(guò)濾、蒸發(fā)都需要用玻璃儀器：玻璃棒，從硫酸鎳溶液里得到晶體，可采取冷卻結(jié)晶的方法；
（4）如果加入雙氧水不足，或反應(yīng)時(shí)間較短，亞鐵離子不能完全轉(zhuǎn)化成鐵離子，產(chǎn)品中會(huì)混有硫酸亞鐵晶體，檢驗(yàn)Fe²⁺試劑可以是氯水，KSCN溶液、酸性高錳酸鉀溶液等；
（5）電解池中陽(yáng)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，為充電過(guò)程，原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：流程分析，某化工廠有含鎳催化劑廢品（主要成分是鎳，雜質(zhì)是鐵、鋁單質(zhì)及其化合物，少量難溶性雜質(zhì)），堿浸過(guò)濾得到固體加入酸浸過(guò)濾加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀，鎳離子不沉淀，過(guò)濾后調(diào)節(jié)溶液PH2-3防止鎳離子水解，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到NiSO₄•7H₂O晶體；
（1）堿和鋁、氧化鋁均能反應(yīng)，溶液中含有的含有金屬的離子是偏鋁酸根離子，故答案為：AlO₂^-；
（2）亞鐵離子具有還原性，雙氧水具有氧化性，加入雙氧水是為了氧化亞鐵離子成為鐵離子，離子反應(yīng)方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，漂白液（主要成分次氯酸鈉）、氯氣、硝酸替代雙氧水會(huì)引入新雜質(zhì)，故此替代試劑為氧氣，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；A；
（3）操作a是過(guò)濾得到固體和濾液，c是蒸發(fā)濃縮得到晶體過(guò)濾得到NiSO₄•7H₂O，操作a、c中均需使用的儀器為玻璃棒，操作C的名稱是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，故答案為：玻璃棒；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥；
（4）如果加入雙氧水不足，或反應(yīng)時(shí)間較短，亞鐵離子不能完全被氧化成鐵離子，產(chǎn)品中混有綠礬；亞鐵離子可以被氧化為鐵離子，加入氧化劑即可驗(yàn)證，正確的方法是：取少量樣品溶于蒸餾水，滴加酸性高錳酸鉀溶液，若溶液紫色褪去，則產(chǎn)品中含有亞鐵離子，
故答案為：產(chǎn)品中混有綠礬；取少量樣品溶于蒸餾水，滴加酸性高錳酸鉀溶液，若溶液紫色褪去，則產(chǎn)品中含有亞鐵離子；
（5）陽(yáng)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，是充電過(guò)程，故陽(yáng)極電極反應(yīng)方程式為：Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiOOH+H₂O；放電為原電池，負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為：MH_x+xOH^--xe^-=M⁺+xH₂O，故答案為：Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiOOH+H₂O；MH_x+xOH^--xe^-=M⁺+xH₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備，涉及離子反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)，氧化還原反應(yīng)，離子的驗(yàn)證及電化學(xué)原理等，為高考常見(jiàn)題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度不大．