Question

【題目】鎳粉常用于各種高光澤裝飾漆和塑料生產(chǎn)，也常用作催化劑。
I、【鎳粉制備】：
工業(yè)用電解鎳新液（主要含NiSO4、NiCl2）制備堿式碳酸鎳晶體xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O，并利用其制備鎳粉的流程如下：

（1）反應(yīng)器中的一個(gè)重要反應(yīng)為3NiSO4 + 3Na2CO3 + 2H2O = NiCO3·2Ni(OH)2 +3Na2SO4 + 2X，X的化學(xué)式為。
（2）物料在反應(yīng)器中反應(yīng)時(shí)需要控制反應(yīng)條件。
分析下圖，反應(yīng)器中最適合的溫度及pH分別為℃、。

（3）生產(chǎn)中，pH逐漸增加，生成Ni(OH)2含量也相對(duì)增加，則生成的堿式碳酸鎳晶體中，鎳的含量將（填“升高”、“降低”或“不變”）。
（4）操作1的名稱(chēng)是 ， 實(shí)驗(yàn)室完成此操作，需要的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒及 ， 其中玻璃棒的作用是。
（5）固體洗滌時(shí)，需用純水洗滌，檢驗(yàn)其洗滌干凈的試劑是。
（6）氣體Y是空氣中含量最多的氣體，其是（填名稱(chēng)）。
（7）操作2含過(guò)濾、水洗、95％酒精浸泡、晾干等操作，其中用95％酒精浸泡的目的是。
（8）II、【測(cè)定堿式碳酸鎳晶體的組成】：為測(cè)定堿式碳酸鎳晶體（xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O）組成，某小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案及裝置：

【資料卡片】：
①堿式碳酸鎳晶體受熱會(huì)完全分解生成NiO、CO2及H2O。
②400℃左右，NiO會(huì)氧化生成Ni2O3。
③堿石灰是NaOH及CaO的混合物，可以吸收CO2和H2O。
【實(shí)驗(yàn)步驟】：
①……；②準(zhǔn)確稱(chēng)取3.77g xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O放在B裝置中，連接儀器；③打開(kāi)彈簧夾a，鼓入一段時(shí)間空氣，稱(chēng)量裝置C、D的質(zhì)量；④關(guān)閉彈簧夾a，加熱裝置B至裝置C中導(dǎo)管末端無(wú)氣泡冒出；⑤打開(kāi)彈簧夾a，……；⑥準(zhǔn)確稱(chēng)量裝置C、D的質(zhì)量；⑦根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算（相關(guān)數(shù)據(jù)如表）。

	裝置C / g	裝置D / g	裝置E / g
加熱前	200.00	180.00	180.00
加熱后	201.08	180.44	180.00

【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】：
完善實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：①；⑤。
（9）計(jì)算xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O中x：y：z的值。
（10）左側(cè)通空氣的目的是、。
（11）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，稱(chēng)得裝置B中殘留固體質(zhì)量為2.33g。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算確定殘留固體的組成及各成分的質(zhì)量（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位）。

Answer 1

【答案】
（1）CO2
（2）55,8.3
（3）升高
（4）過(guò)濾,漏斗,引流
（5）BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液或Ba(OH) 2溶液
（6）氮?dú)?
（7）便于快速晾干
（8）檢查裝置氣密性,緩緩?fù)�空氣一段時(shí)間
（9）1:2:4
（10）排盡裝置中原有的CO2和水蒸氣,將裝置B中的CO2和水蒸氣完全排出 【實(shí)驗(yàn)反思】：
（11）解:

NiCO3·2Ni(OH)2 ·4H2O ~	3NiO ~	3Ni ~	3O
377	225	177	48
3.77g	2.25g	1.77g	0.48g

∵ 裝置B中殘留固體質(zhì)量為2.33g∴ 殘留固體中O元素質(zhì)量為2.33g – 1.77g = 0.56g,大于0.48g殘留固體中Ni、O元素質(zhì)量比為1.77g：0.56g = 177:56而NiO及Ni2O3中Ni、O元素質(zhì)量比分別為177:48、177:72,故殘留固體為NiO和Ni2O3的混合物。殘留固體質(zhì)量增加2.33g – 2.25g = 0.08g,是和NiO反應(yīng)的O2質(zhì)量 設(shè)與氧氣反應(yīng)的NiO質(zhì)量為x 生成的Ni2O3質(zhì)量為y

4 NiO +	O2	2Ni2O3
300	32	332
x	0.08g	y

x=0.75g y=0.83g剩余NiO質(zhì)量為2.25g – 0.75g = 1.5g,生成Ni2O3 0.83g。
【解析】I、（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)，前后原子的總類(lèi)和數(shù)目不變，

3NiSO4 + 3Na2CO3 + 2H2O = NiCO3·2Ni(OH)2 +3Na2SO4 + 2X，

反應(yīng)前：	反應(yīng)后
Ni：3	Ni：3
O：23	O：17
H：4	H：4
C：3	C：1

所以X為：CO2；
（2）反應(yīng)器中雜質(zhì)的含量越低越好，所以最適合的溫度為55，最適合的pH為8.3；
（3）在NiCO3中鎳的含量小于Ni(OH)2中鎳的含量，生產(chǎn)中，pH逐漸增加，生成Ni(OH)2含量也相對(duì)增加，NiCO3的含量相對(duì)減小，則生成的堿式碳酸鎳晶體中，鎳的含量將升高；
（4）操作1將固體和液體分開(kāi)，所以操作1為過(guò)濾，過(guò)濾過(guò)程中需要的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒及漏斗，玻璃棒起到引流的作用；
（5）洗滌的目的是將堿式碳酸鎳晶體表面的硫酸鈉溶液等除去，檢驗(yàn)其洗滌的是否干凈，即檢查是否有硫酸根離子，可加入BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液或Ba(OH) 2溶液，觀察是否生成不溶于硝酸的沉淀；
（6）空氣中含量最多的氣體是氮?dú)猓?/span>
（7）用95％酒精浸泡的目的是使固體表面的水分分散到酒精中，便于固體快速晾干；

II、（8）做有關(guān)氣體的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先檢查裝置的氣密性，加熱后，為了將堿式碳酸鎳晶體受熱會(huì)完全分解生成的CO2及H2O完全被裝置C、D吸收，緩緩?fù)ㄒ欢螘r(shí)間除去水分和二氧化碳的空氣；
（9）裝置C增加的質(zhì)量（1.08g）為生成水的質(zhì)量，裝置D增加的質(zhì)量（0.44g）為生成二氧化碳的質(zhì)量；所以NiO的質(zhì)量為3.77g-1.08g-0.44g=2.25g

xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O （x+y）NiO+	xCO2↑+	（y+z）H2O
75（x+y）	44x	18（y+z）
2.25g	0.44g	1.08g

所以 ， ， ，

解得：x：y：z=1:2:4;
（10）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前左側(cè)通空氣的目的是排盡裝置中原有的CO2和水蒸氣；實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)左側(cè)通空氣的目的是將裝置B中的CO2和水蒸氣完全排出 .
（11）解:

NiCO3·2Ni(OH)2 ·4H2O ~	3NiO ~	3Ni ~	3O
377	225	177	48
3.77g	2.25g	1.77g	0.48g

∵ 裝置B中殘留固體質(zhì)量為2.33g

∴ 殘留固體中O元素質(zhì)量為2.33g – 1.77g = 0.56g ，大于0.48g

殘留固體中Ni、O元素質(zhì)量比為1.77g：0.56g = 177:56

而NiO及Ni2O3中Ni、O元素質(zhì)量比分別為177:48、177:72，故殘留固體為NiO和Ni2O3的混合物；

殘留固體質(zhì)量增加2.33g – 2.25g = 0.08g，是和NiO反應(yīng)的O2質(zhì)量

設(shè)與氧氣反應(yīng)的NiO質(zhì)量為x 生成的Ni2O3質(zhì)量為y

4 NiO +	O2	2Ni2O3
300	32	332
x	0.08g	y

x=0.75g y=0.83g

剩余NiO質(zhì)量為2.25g – 0.75g = 1.5g，生成Ni2O3 0.83g.

所以答案是：
（1）CO2；
（2）55； 8.3；
（3）升高；
（4）過(guò)濾； 漏斗； 引流；
（5）BaCl2溶液或Ba（NO3）2溶液或Ba（OH）2溶液（答AgNO3溶液不給分，因?yàn)橄礈煲褐蠧l-含量很低）；
（6）氮?dú)猓ㄌ罨瘜W(xué)式不給分）；
（7）便于快速晾干；
（8）①檢查裝置氣密性； ②緩緩?fù)�空氣一段時(shí)間；
（9）1：2：4；
（10）排盡裝置中原有的CO2和水蒸氣； 將裝置B中的CO2和水蒸氣完全排出；
（11）0.83g.
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算，掌握各物質(zhì)間質(zhì)量比=系數(shù)×相對(duì)分子質(zhì)量之比即可以解答此題．