Question

【題目】鎳電池廣泛應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)，電極材料由Ni(OH)2、碳粉和氧化鐵等涂在鋁箔上制成。由于電池使用后電極材料對(duì)環(huán)境有危害，某興趣小組對(duì)該電池電極材料進(jìn)行回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：

已知：a.NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。

b．某溫度下一些金屬氫氧化物的Ksp及開始沉淀和完全沉淀時(shí)的理論pH如表所示：

M(OH)n	Ksp	pH
		開始沉淀	沉淀完全
Al(OH)3	1.9×10－33	3.43	4.19
Fe(OH)3	3.9×10－38	2.53	2.94
Ni(OH)2	1.6×10－14	7.60	9.75

回答下列問題：

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷步驟②依次析出的沉淀Ⅱ______和沉淀Ⅲ______(填化學(xué)式)，則pH1___pH2(填“＞”、“＝”或“＜”)，控制兩種沉淀析出可利用______(填序號(hào))。

A．pH試紙 B．石蕊指示劑 C．pH計(jì)

（2）已知溶解度：NiC2O4＞NiC2O4H2O＞NiC2O42H2O，則步驟③的化學(xué)方程式是______。步驟③后，過濾沉淀所需的玻璃儀器有_____________________。

（3）試寫出步驟⑥的離子方程式____________________________________。

Answer 1

【答案】Fe(OH)3Al(OH)3<CNiCl2＋Na2C2O4＋2H2O=NiC2O4·2H2O↓＋2NaCl漏斗、玻璃棒和燒杯2Ni(OH)2＋2OH－＋Cl2=2Ni(OH)3＋2Cl－

【解析】

廢舊鎳電池電極材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成的，根據(jù)流程圖，加入鹽酸，其中碳粉不反應(yīng)得到殘?jiān)�和溶�?/span>A，利用題中給的信息，NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+，推知A中含有被鹽酸溶解生成的Ni2+、Fe3+、Al3+三種離子；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(jià)鐵離子全部沉淀析出，Ni2+在溶液B中。流程中得到的B溶液中主要是Ni2+，加入Na2C2O4溶液，生成了沉淀Ⅰ和D，已知溶解度：NiC2O4＞NiC2O4H2O＞NiC2O42H2O，所以生成的沉淀Ⅰ為NiC2O42H2O。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NiC2O42H2O轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，所以C為沉淀Ni(OH)2。D溶液主要是氯化鈉溶液，電解氯化鈉溶液在陽(yáng)極得到氯氣，陰極得到氫氣，所以E氣體是氯氣，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，據(jù)此解答。

（1）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(cè)定溶液pH，所以用pH計(jì)測(cè)定，答案選C。

（2）由溶解度：NiC2O4＞NiC2O4H2O＞NiC2O42H2O和流程中的變化可知沉淀為溶解度小的NiC2O42H2O，則步驟③的化學(xué)方程式是NiCl2＋Na2C2O4＋2H2O＝NiC2O4·2H2O↓＋2NaCl。步驟③后，過濾沉淀所需的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯。

（3）根據(jù)鎳元素化合價(jià)變化由+2升高到+3，結(jié)合氧化還原反應(yīng)的規(guī)律可知步驟⑥的離子方程式為2Ni(OH)2＋2OH－＋Cl2＝2Ni(OH)3＋2Cl－。