Question

【題目】某含鎳(Ni)廢催化劑中主要含有Ni，還含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、堿的雜質。部分金屬氫氧化物Ksp近似值如下表所示：如下：

化學式	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3	Ni(OH)2
Ksp近似值	10-17	10-39	10-34	10-15

現用含鎳廢催化劑制備NiSO4·7H2O晶體，其流程圖如下：

回答下列問題：

（1）“堿浸”時發生反應的離子方程式為Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，________________。

（2）“酸浸”所使用的酸為_____________。

（3）“凈化除雜”需加入H2O2溶液，其作用是__________________________。然后調節pH使溶液中鐵元素恰好完全沉淀，列式計算此時的pH。___________________________

（4）“操作A”為_____、過濾、洗滌、干燥，即得產品。

（5）NiSO4在強堿性溶液中可被NaClO氧化為NiOOH，該反應的離子方程式為__________________。

（6）NiOOH可作為鎳氫電池的電極材料，該電池的工作原理如下圖所示，其放電時，正極的電極反應式為__________________________________。

Answer 1

【答案】 2A1+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 稀硫酸(或硫酸、H2SO4) 將Fe2+氧化為Fe3+ c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3] /c(Fe3+)= 10-39/10-5=10-34， c(OH-)=10-11.3mol/L，所以c(H+)=Kw/c(OH-)=10-2.7mol/L， pH=2.7 冷卻結晶 2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-

【解析】（1）“堿浸”時除了氧化鋁與堿反應外，還會有金屬鋁與堿反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的離子方程式為2A1+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑；正確答案：2A1+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑。

（2）根據流程可知，最后產物為硫酸鹽，所以“酸浸”所使用的酸為稀硫酸(或硫酸、H2SO4)；正確答案：稀硫酸(或硫酸、H2SO4)。

（3）從圖表信息可知，氫氧化亞鐵的Ksp較大，而氫氧化鐵Ksp相對較小，因此“凈化除雜”需加入H2O2溶液，其作用是將Fe2+氧化為Fe3+，易與形成沉淀而除去；然后調節pH使溶液中鐵元素恰好完全沉淀，c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3] /c(Fe3+)= 10-39/10-5=10-34，c(OH-)=10-11.3mol/L，所以c(H+)=Kw/c(OH-)=10-2.7mol/L， pH=2.7；正確答案：將Fe2+氧化為Fe3+；c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3] /c(Fe3+)= 10-39/10-5=10-34， c(OH-)=10-11.3mol/L，所以c(H+)=Kw/c(OH-)=10-2.7mol/L， pH=2.7。

（4）從溶液中得到晶體的操作為：蒸發濃縮，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，即得產品；正確答案：冷卻結晶。

（5）NiSO4在強堿性溶液中可被NaClO氧化為NiOOH，該反應的離子方程式為2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O；正確答案： 2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O。

（6）放電時為原電池，正極發生還原反應，NiOOH被還原為Ni(OH)2，正極的電極反應式為：NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-；正確答案：NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-。