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、碳粉、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，設(shè)計實(shí)驗流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，F(xiàn)e³⁺不能氧化Ni²⁺．
②K_sp（Ni（OH）₂）：5.0×10^-16 K_sp（NiC₂O₄）：4.0×10^-10
回答下列問題：
（1）酸溶時能與鹽酸反應(yīng)的物質(zhì)是

 

．整個過程中過濾操作共

 

次．
（2）用NiO調(diào)節(jié)溶液的pH，析出沉淀的成分為

 

（填化學(xué)式）；
（3）寫出加入Na₂C₂O₄溶液后反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（4）寫出加入NaOH溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

．
（5）沉淀Ⅲ可被電解所得產(chǎn)物

 

（填化學(xué)式）氧化生成Ni（OH）₃，如何洗滌Ni（OH）₃沉淀

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：

分析：將廢舊鎳電池電極材料溶于稀鹽酸，發(fā)生反應(yīng)Ni（OH）₂+2HCl=NiCl₂+2H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，過濾得到的殘渣是C，向濾液中加入NiO，條件溶液的pH，根據(jù)流程圖知，生成的沉淀應(yīng)該是Fe（OH）₃、Al（OH）₃，然后向濾液中加入Na₂C₂O₄溶液，發(fā)生反應(yīng)NiCl₂+Na₂C₂O₄=NiC₂O₄↓+2NaCl，過濾，將濾液電解，陽極上氯離子放電生成氯氣、陰極上氫離子放電生成氫氣，過濾得到的NiC₂O₄和NaOH反應(yīng)生成Ni（OH）₂，用氯氣將Ni（OH）₂氧化生成Ni（OH）₃，最后洗滌沉淀得到較純凈的Ni（OH）₃，據(jù)此分析解答．

解答： 解：將廢舊鎳電池電極材料溶于稀鹽酸，發(fā)生反應(yīng)Ni（OH）₂+2HCl=NiCl₂+2H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，過濾得到的殘渣是C，向濾液中加入NiO，條件溶液的pH，根據(jù)流程圖知，生成的沉淀應(yīng)該是Fe（OH）₃、Al（OH）₃，然后向濾液中加入Na₂C₂O₄溶液，發(fā)生反應(yīng)NiCl₂+Na₂C₂O₄=NiC₂O₄↓+2NaCl，過濾，將濾液電解，陽極上氯離子放電生成氯氣、陰極上氫離子放電生成氫氣，過濾得到的NiC₂O₄和NaOH反應(yīng)生成Ni（OH）₂，用氯氣將Ni（OH）₂氧化生成Ni（OH）₃，最后洗滌沉淀得到較純凈的Ni（OH）₃，
（1）通過以上分析知，酸溶時能與鹽酸反應(yīng)的物質(zhì)是Al、Ni（OH）₂、Fe₂O₃，整個過程中過濾操作共5次，故答案為：Al、Ni（OH）₂、Fe₂O₃；5；
（2）用NiO調(diào)節(jié)溶液的pH，析出沉淀的成分為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）加入Na₂C₂O₄溶液后反應(yīng)的化學(xué)方程式為NiCl₂+Na₂C₂O₄=NiC₂O₄↓+2NaCl，故答案為：NiCl₂+Na₂C₂O₄=NiC₂O₄↓+2NaCl；
（4）加入NaOH溶液，NiC₂O₄沉淀轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂，NiC₂O₄+2OH^-?Ni（OH）₂+C₂O₄^2-，根據(jù)K_sp（NiC₂O₄）：4.0×10^-10
c（Ni²⁺）=c（C₂O₄^2-）=

Ksp

=

4×10-10

mol/L=2×10^-5mol/L；K_sp（Ni（OH）₂）：5.0×10^-16，c²（OH^-）=

Ksp[Ni(OH)2]

c(Ni2+)

=

5.0×10-16

2×10-5

=2.5×10^-11mol²/L²；則該反應(yīng)的平衡常數(shù)

c(C2O42-)

c2(OH-)

=

2×10-5

2.5×10-11

L/mol=8×10⁵L/mol；
故答案為：NiC₂O₄+2OH^-?Ni（OH）₂+C₂O₄^2-；8×10⁵L/mol；
（5）電解NaCl溶液可以得到氧化性物質(zhì)氯氣，所以沉淀Ⅲ可被電解所得產(chǎn)物Cl₂氧化生成Ni（OH）₃，洗滌Ni（OH）₃沉淀的方法是向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，使水自然流完，重復(fù)操作2～3次，故答案為：Cl₂；向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀，使水自然流完，重復(fù)操作2～3次．

點(diǎn)評：本題考查混合物的分離和提純，側(cè)重考查分析、推斷、計算能力，涉及離子反應(yīng)方程式的書寫、平衡常數(shù)的計算、沉淀的洗滌等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，為高考高頻點(diǎn)，明確每一步中發(fā)生的反應(yīng)及物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)分離方法即可解答，題目難度中等．