Question

【題目】鎳(Ni)及其化合物廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)電池、電鍍和催化劑等領(lǐng)域。

（1）某蓄電池反應(yīng)為2NiO(OH)+Cd+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。該蓄電池充電時，被氧化的物質(zhì)是__(填化學式)，放電時若生成73gCd(OH)2，則外電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是___。

（2）鎳的羰化反應(yīng)為：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g) ΔH。

①一定溫度下，將一定量的粗鎳和CO加入到1L的恒容密閉容器中反應(yīng)，5s后測得Ni(CO)4的物質(zhì)的量為1.5mol，則0~5s內(nèi)平均反應(yīng)速率v(CO)=__mol·L·s-1。

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度升高而減小，則該反應(yīng)的ΔH__0(填“>”或“<")。

（3）NiSO4·6H2O晶體是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛應(yīng)用于化學鍍鎳、生產(chǎn)電池等，可由電鍍廢渣(除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe等元素)為原料制取。制取步驟如下：

①在實驗室中，欲用98%的濃硫酸(密度1.84g·mL-1)配制40%的稀硫酸，需要的玻璃儀器除玻璃棒外，還有__。

②向濾液Ⅰ中加入Na2S的目的是_。(已知：Ksp[FeS]=6.3×10-18，Ksp[CuS]=1.3×10-36，Ksp[ZnS]=1.3×10-24，Ksp[NiS]=1.1×10-21)

③濾液Ⅲ中所含的陽離子主要有__。

④NiSO4在強堿溶液中用NaClO氧化，可制得堿性鎳鎘電池電極材料NiOOH。該反應(yīng)的離子方程式為__。

⑤在制備NiSO4·6H2O晶體時，常用無水乙醇代替蒸餾水做洗滌劑，原因是__(寫出一條即可)。

Answer 1

【答案】Ni(OH)2 NA或6.02×1023 1.2 < 燒杯、量筒 除去溶液中的Zn2+和Cu2+ Na+、Ni2+ 2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O 加快晶體的干燥

【解析】

（3）加入硫酸后，濾液I中主要溶質(zhì)為CuSO4、NiSO4、FeSO4、ZnSO4、H2SO4，調(diào)節(jié)pH后加入Na2S使Cu2+、Zn2+以硫化物沉淀，因Ksp[FeS]>Ksp[NiS]，因此加入Na2S不能將Fe2+除去(Ni2+先于Fe2+沉淀，達不到目的)，因此再向濾液II中加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，加入NaOH調(diào)節(jié)pH將Fe3+沉淀，濾液III中主要含有Na+、Ni2+，再加入Na2CO3生成NiCO3，以此解答。

（1）該電池充電時，Ni(OH)2轉(zhuǎn)化為NiO(OH)，Ni元素化合價升高，因此被氧化的物質(zhì)為：Ni(OH)2；放電時若生成73gCd(OH)2，其物質(zhì)的量為，Cd元素化合價升高2價，則外電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是0.5mol×2×NAmol-1=NA或60.2×1023；

（2）①5s后測得Ni(CO)4的物質(zhì)的量為1.5mol，則5s內(nèi)消耗CO的物質(zhì)的量為1.5mol×4=6mol，則0~5s內(nèi)平均反應(yīng)速率；

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度升高而減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，即逆向為吸熱反應(yīng)，因此正向為放熱反應(yīng)，故ΔH<0；

（3）①該配制實驗為濃溶液稀釋配制稀溶液，需要的玻璃儀器有：量筒、燒杯、玻璃棒，因此還需要燒杯、量筒；

②由上述分析可知，加入Na2S的目的是除去溶液中Cu2+、Zn2+；

③由上述分析可知，濾液III中主要含有的陽離子為：Na+、Ni2+；

④該反應(yīng)中，Ni元素化合價從+2價升高至+3價，Cl元素從+1價降低為-1價，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒以及溶液呈強堿性可知，該反應(yīng)的離子方程式為：2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O；

⑤乙醇較水更易揮發(fā)，若用水進行洗滌，在后續(xù)干燥過程中難以掌握烘干時間和溫度，因此采用乙醇洗滌，其原因是能夠加快晶體的干燥。