Question

【題目】Ni常被鍍在金屬制品上以保護金屬不生銹。

（1）鍍鎳的方法有：方法Ⅰ： 電鍍鎳。以NiSO4為電鍍液。

①待鍍零件與電源___________相連。

方法Ⅱ：化學鍍。將待鍍零件浸泡在含有Ni2+和H2PO2－的溶液中，在酸性等條件下發(fā)生下述反應：

（a）____Ni2++____H2PO2－+_____→___Ni ++______H2PO3－+____,

（b）6H2PO2－+ 2H+＝ 2P+ 4H2PO3－+ 3H2↑

上述反應可在塑料鍍件表面沉積鎳—磷合金，從而達到化學鍍鎳的目的。

②寫出并配平反應式（a）。______________

（2）LiNiO2是一種前景很好的鋰離子電池正極材料。當溫度高于850℃時，LiNiO2會分解。工業(yè)上用Ni(OH)2與LiOH的混合物在空氣流中加熱到700～800℃制得 LiNiO2，該反應的化學方程式為________________，加熱溫度不宜過高的原因是________________________，工業(yè)上也可用LiNO3代替上述工藝中的LiOH，存在的缺點可能是____________。

（3）以廢舊二次電池為原料回收利用合成Ni(OH)2的工藝：

已知：酸浸后濾液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+；Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10－33，Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10－14；

①“氧化除錳”是將錳元素最終轉(zhuǎn)化為MnO2而除去，反應歷程如下：

i．5S2O82－+2Mn2++8H2O=2MnO4－+10SO42－+16H+；

ii．_____________________________________(用離子方程式表示)。

②調(diào)pH=5操作時，已知溶液中Ni2+濃度為2.0mol/L，則“濾渣II”中是否存在Ni(OH)2沉淀?____________(列式計算，并使用必要的文字說明)。

Answer 1

【答案】負極 2、1、1H2O、2、1、2H+ 4Ni(OH)2+4LiOH+O24LiNiO2+6H2O 防止溫度高于850℃時LiNiO2分解 產(chǎn)生氮氧化物，污染環(huán)境 2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+ pH=5，濾液中c(OH-)=10-9mol/L，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=2×10-18＜Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14，故無Ni(OH)2沉淀產(chǎn)生。

【解析】

廢舊二次電池加入硫酸，結(jié)合題目信息可知，酸浸后濾液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+，過濾得到殘渣I為炭粉；濾液中加入NiO調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，過濾分離出濾渣II為Al(OH)3、Fe(OH)3，氧化除去錳離子，過濾分離出濾渣III為MnO2，濾液中加NaOH生成Ni(OH)2．過濾分離得到Ni(OH)2，以此來解答。

(1)①電鍍鎳的過程中Ni2+要在鍍件上被還原生成Ni單質(zhì)，所以鍍件為陰極，與電源負極相連；

②根據(jù)題目給出的部分反應物和生成物可知該過程中Ni2+被還原成Ni+，化合價降低1價，H2PO2－被氧化成H2PO3－，化合價升高2價，所以二者的系數(shù)比為2：1，結(jié)合元素守恒可知方程式為2Ni2++1H2PO2-+1H2O=2Ni++1H2PO3-+2H+；

(2)已知反應物有Ni(OH)2與LiOH，產(chǎn)物為LiNiO2，該過程中Ni元素被氧化，根據(jù)“在空氣流中加熱”可知氧化劑應為氧氣，結(jié)合電子守恒和元素守恒可得方程式為：4Ni(OH)2+4LiOH+O24LiNiO2+6H2O；根據(jù)題目信息可知溫度高于850℃時LiNiO2分解；LiNO3中硝酸根具有氧化性，反應中硝酸根被還原會生成氮氧化物污染環(huán)境；

(3)氧化除錳”是將錳元素最終轉(zhuǎn)化為MnO2而除去，反應i中錳元素轉(zhuǎn)化為MnO4－，需要將其還原得到MnO2，根據(jù)各元素價態(tài)變化規(guī)律和元素守恒可知該過程中MnO4－和Mn2+發(fā)生歸中反應，方程式為2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；

(4)pH=5，濾液中c(OH-)=10-9mol/L，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=2×10-18＜Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14，故無Ni(OH)2沉淀產(chǎn)生。