Question

鎳電池廣泛應用于混合動力汽車系統(tǒng)，電極材料由Ni（OH）₂、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成．由于電池使用后電極材料對環(huán)境有危害，某興趣小組對該電池電極材料進行資源回收研究，設計實驗流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，F(xiàn)e³⁺不能氧化Ni²⁺．
②已知實驗溫度時的溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄?HO＞NiC₂O₄?2H₂O
③K_sp[Ni（OH）₂]=5.0×10^-16，K_sp（NiC₂O₄）=4.0×10^-10
回答下列問題：
（1）酸溶后所留殘渣的主要成分為

 

（填物質(zhì)名稱）．
（2）用NiO調(diào)節(jié)溶液的pH，析出沉淀的成分為

 

（填化學式）．
（3）寫出加入Na₂C₂O₄溶液后反應的化學方程式：

 

．
（4）寫出加入NaOH溶液所發(fā)生反應的離子方程式：

 

．
（5）電解過程中陰極反應式

 

，沉淀Ⅲ可被電解所得產(chǎn)物之一氧化，寫出氧化反應的離子方程式：

 

．
（6）鐵鎳蓄電池，放電時總反應為：Fe+Ni₂O₃+3H₂O=Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂，下列有關該電池的說法不正確的是

 

A．電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni₂O₃、負極為Fe
B．電池放電時，負極反應為Fe+2OH^--2e^-=Fe（OH）₂
C．電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低
D．電池充電時，陽極反應為2Ni（OH）₂+2OH^--2e-=Ni₂O₃+3H₂O．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：廢舊鎳電池電極材料由Ni（OH）₂、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成，流程分析可知，酸溶過程中Ni（OH）₂、氧化鐵及Al與鹽酸反應，濾渣為碳，過濾得到濾液，加入NiO調(diào)節(jié)溶液PH，將鐵離子、鋁離子轉化為Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，過濾得到濾液中加入草酸鈉溶液反應生成NiC₂O₄晶體，向過濾2中加入NaOH溶液，NiC₂O₄?2H₂O轉化為Ni（OH）₂，濾液電解生成氯氣和堿，最終氫氧化鎳被氯氣氧化得到Ni（OH）₃．

解答： 解：廢舊鎳電池電極材料由Ni（OH）₂、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成，流程分析可知，酸溶過程中Ni（OH）₂、氧化鐵及Al與鹽酸反應，濾渣為碳，過濾得到濾液，加入NiO調(diào)節(jié)溶液PH，將鐵離子、鋁離子轉化為Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，過濾得到濾液中加入草酸鈉溶液反應生成NiC₂O₄晶體，向過濾2中加入NaOH溶液，NiC₂O₄?2H₂O轉化為Ni（OH）₂，濾液電解生成氯氣和堿，最終氫氧化鎳被氯氣氧化得到Ni（OH）₃．
解：（1）碳粉不溶于水、酸，酸溶后所留殘渣的主要成份為碳粉，
故答案為：碳粉；
（2）用NiO調(diào)節(jié)溶液的pH，先生成Fe（OH）₃沉淀，然后生成Al（OH）₃沉淀，
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）NiCl₂可與Na₂C₂O₄反應生成NiC₂O₄?2H₂O和NaCl，反應的化學方程式為：NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O═NiC₂O₄?2H₂O↓+2NaCl，
故答案為：NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O═NiC₂O₄?2H₂O↓+2NaCl；
（4）加入NaOH溶液，NiC₂O₄?2H₂O轉化為Ni（OH）₂，離子方程式為：NiC₂O₄+2OH^-?Ni（OH）₂+C₂O₄^2-，
故答案為：NiC₂O₄+2OH^-?Ni（OH）₂+C₂O₄^2-；
（5）過濾1中加入草酸鈉溶液后過濾，得到的濾液中含有NaCl，電解過程中陰極反應式為：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，沉淀Ⅲ為Ni（OH）₂，被氯氣氧化得到Ni（OH）₃，該氧化反應的離子方程式為：2Ni（OH）₂+2OH^-+Cl₂═2Ni（OH）₃+2Cl^-；
故答案為：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-；2Ni（OH）₂+2OH^-+Cl₂═2Ni（OH）₃+2Cl^-；
（6）鐵鎳蓄電池，放電時總反應為：Fe+Ni₂O₃+3H₂O=Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂，
A．反應后產(chǎn)物有氫氧化物，可得電解液為堿性溶液，由放電時的反應可以得出鐵做還原劑失去電子，Ni₂O₃做氧化劑得到電子，即正極為Ni₂O₃、負極為Fe，故A正確；
B．根據(jù)總反應Fe+Ni₂O₃+3H₂O=Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂，可以判斷出鐵鎳蓄電池放電時Fe作負極，發(fā)生氧化反應，為還原劑，失電子生成Fe²⁺，堿性電解質(zhì)中最終生成Fe（OH）₂，負極反應為：Fe+2OH^--2e^-=Fe（OH）₂，故B正確；
C．充電可以看作是放電的逆過程，即陰極為原來的負極，所以電池放電時，負極反應為：Fe+2OH^--2e^-=Fe（OH）₂，所以電池充電過程時陰極反應為：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2OH^-，因此電池充電過程中陰極附近溶液的pH會升高，故C錯誤；
D．充電時，陰極發(fā)生：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2OH^-，陽極發(fā)生：2Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=Ni₂O₃+3H₂O，故D正確，
故選：C．

點評：本題考查化學工藝流程、物質(zhì)的分離提純、沉淀轉化、電化學原理等，關鍵是對工藝流程的理解，需要學生具備扎實的基礎與遷移運用能力，難度中等．