Question

【題目】硫酸鎳晶體（NiSO47H2O）可用于電鍍工業(yè)，可用含鎳廢催化劑為原料來制備。已知某化工廠的含鎳廢催化劑主要含有Ni，還含有Al、Fe的單質(zhì)及其他不溶雜質(zhì)（不溶于酸堿）。某小組通過查閱資料，設(shè)計了如下圖所示的制備流程：

已知： Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38 ，Ksp[Ni(OH)2]=1.2×10-15

（1）“堿浸”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_______________________________。

（2）操作a所用到的玻璃儀器有燒杯、________、________；操作c的名稱為____________、____________、過濾、洗滌。

（3）固體①是______________；加H2O2的目的是（用離子方程式表示）_____________。

（4）調(diào)pH為2-3時所加的酸是________。

（5）操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH，若經(jīng)過操作b后溶液中c（Ni2＋）=2mol·L-1，當鐵離子恰好完全沉淀溶液中c（Fe3＋）=1.0×10-5mol·L-1時，溶液中是否有Ni(OH)2沉淀生成？________（填“是”或“否”）。

（6）NiSO47H2O可用于制備鎳氫電池（NiMH），鎳氫電池目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型．NiMH中的M表示儲氫金屬或合金．該電池在放電過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式是NiOOH+MH=Ni(OH)2+M，則NiMH電池充電過程中，陽極的電極反應(yīng)式為_______。

Answer 1

【答案】 2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑ 漏斗 玻璃棒 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 不溶雜質(zhì) 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 硫酸（H2SO4） 否 Ni(OH)2 + OH- - e- = NiOOH + H2O

【解析】（1）鎳廢樣品中只有金屬鋁與強堿溶液發(fā)生反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和氫氣，離子方程式為：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑；正確答案：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑。

（2）操作a為過濾，用到玻璃儀器有燒杯、漏斗 、玻璃棒；從溶液中得到硫酸鎳晶體（NiSO47H2O），就需要制成高溫時飽和溶液，然后再蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌；正確答案：漏斗 、玻璃棒；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。

（3）鐵、鎳溶于酸，只有雜質(zhì)不溶于酸和堿，所以固體①是不溶雜質(zhì)；溶液中存在有亞鐵離子，加入H2O2的目的就是氧化亞鐵離子變?yōu)殍F離子，離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；正確答案：不溶雜質(zhì)；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。

（4）最后要得到NiSO47H2O，為了不引入雜質(zhì)離子，最好加入硫酸調(diào)溶液的pH；正確答案：硫酸（H2SO4）。

（5）：已知 Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38 ，Ksp[Ni(OH)2]=1.2×10-15；根據(jù)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=1.0×10-5×c3(OH-)=4.0×10-38, c3(OH-)=4.0×10-33 mol·L-1, c(OH-)=1.6×10-11 mol·L-1, Ni(OH)2的濃度商QC= c(Ni2+)×c2(OH-)=2×（1.6×10-11）2=5.12×10-22< Ksp[Ni(OH)2]=1.2×10-15，溶液中沒有Ni(OH)2沉淀生成；正確答案：否。

（6）放電為原電池，充電為電解池，電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ni(OH)2中Ni元素由+2價升高為NiOOH中的+3價，發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極的電極反應(yīng)式為Ni(OH)2 + OH- - e- = NiOOH + H2O；正確答案：Ni(OH)2 + OH- - e- = NiOOH + H2O。