Question

【題目】鎳具有鐵磁性和延展性，能導電和導熱。鎳單質及其化合物的化學性質與鐵相似。

（1）鎳易溶于稀的無機酸中,并放出氫氣，寫出鎳與鹽酸反應的化學方程式:_____________。

（2）在隔絕空氣的條件下，加熱NiC2O4使其分解，就能得到暗綠色的氧化亞鎳，寫出該反應的化學方程式: _____________。

（3）Ni2O3不溶于水,可溶于鹽酸并放出氯氣，寫出該反應的離子方程式: _____________。

（4）氫鎳電池是一種堿性可充電電池，污染小，比能量較大。氫鎳電池的總反應式是:H2+2NiO(OH) 2Ni(OH)2。寫出放電時的正極反應式: _____________。

（5）納米材料鎳粉(Ni)是一種高性能電極材料，其制備過程如下:

步驟I:取0.2mol/L的硝酸亞鎳溶液，調節pH除鐵后，加入活性炭過濾。

步驟Ⅱ:向所得濾液中滴加1.5mol/L的NaHCO3溶液使Ni2+完全沉淀，生成:xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O。

步驟Ⅲ:將產生的沉淀用大量高純水清洗并用離心機甩干。

步驟Ⅳ:加入稍過量的肼溶液(N2H4·H2O)，使上述沉淀還原完全，將生成的Ni水洗后，再用95%的乙醇浸泡后晾干。為測定xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O的組成，進行如下實驗:

①準確稱取7.54g樣品與過量的肼溶液(N2H4·H2O)充分反應，共收集到1.12LN2和CO2的混合氣體(已換算成標準狀況)。

②另取等質量的樣品充分灼燒，冷卻后稱得殘留固體NiO的質量為4.5g。

通過計算確定xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O的化學式_______________。

Answer 1

【答案】 Ni+2HCl=NiCl2+H2↑ NiC2O4NiO+CO↑+CO2↑ Ni2O3+6H++2Cl-=2Ni2++Cl2↑+3H2O 2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-或NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH- NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O

【解析】（1）鎳單質及其化合物的化學性質與鐵相似，鎳與鹽酸反應生成NiCl2和氫氣，反應的化學方程式為：Ni+2HCl=NiCl2+H2↑；（2）在隔絕空氣的條件下，加熱NiC2O4使其分解，就能得到暗綠色的氧化亞鎳，NiC2O4中Ni的化合價為+2價，碳的化合價為+3，生成NiO中Ni的化合價為+2價不變，根據氧化還原反應原理，則若產生氣體為CO2同時應該還產生CO，反應的化學方程式為：NiC2O4NiO+CO↑+CO2↑；（3）Ni2O3不溶于水，可溶于鹽酸并放出氯氣，反應的離子方程式為：Ni2O3+6H++2Cl-=2Ni2++Cl2↑+3H2O；（4）氫鎳電池的總反應式是:H2+2NiO(OH) 2Ni(OH)2。放電時為原電池，正極上NiO(OH)得電子被還原生成2Ni(OH)2，電極反應式為：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-或NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-；（5）n(CO2)+n(N2)= =0.05mol，1molxNiCO3·yNi(OH)2·zH2O生成二氧化碳xmol，生成氮氣的物質的量由Ni被還原進行求算，為mol，n(NiO)= =0.06mol，設7.54g樣品中含有NiCO3、Ni(OH)2的物質的量分別為a、b，則有：a + =0.05mol，x+y=0.06mol ；解得：a=0.02 mol、b=0.04 mol。7.54g樣品中含有結晶水的物質的量：n(H2O)= =0.08 mol，x:y:z=n(NiCO3):n[Ni(OH)2]:n (H2O)=0.02 mol:0.04 mol:0.08 mol =1:2:4 ，故該樣品的化學式為NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O。