Question

【題目】鎳配合物在傳感器、磁記錄材料、儲(chǔ)氫材料、電極催化劑和化學(xué)鍵研究等方面有著廣泛的應(yīng)用。以純鎳片為原料制備一種鎳配合物[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O的主要流程如下：

（1）工業(yè)上鎳氫電池總反應(yīng)式為：LaNi5H6 + NiOOH LaNi5 + Ni(OH)2，其中KOH作電解質(zhì)溶液，負(fù)極電極反應(yīng)式為：_______________________

（2）常溫下，鎳投入60%的濃硝酸無(wú)明顯現(xiàn)象，流程中需控制反應(yīng)溫度50-60oC，控溫原因可能是_______，寫出離子反應(yīng)方程式：____________________________。

（3）冷卻結(jié)晶后洗滌、過(guò)濾、干燥得到[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O，其中洗滌的正確操作是___________________________________________________________________。

（4）氨化過(guò)程中應(yīng)控制溶液pH范圍8～9，其原因是_____________________________。上述流程中，有關(guān)說(shuō)法正確的是___________

A．氨化操作為在過(guò)量氨水和氯化銨緩沖溶液中，緩慢滴入酸化的NiCl2溶液，并不斷攪拌

B．此緩沖溶液中微粒濃度大小順序?yàn)椋?/span>c(Cl—)> c(NH3·H2O) >c(NH4+) > c(OH—)> c(H+)

C．冷卻結(jié)晶后的母液加適量氨水調(diào)節(jié)pH后可以循環(huán)利用

D．可以用熱的濃硫酸和濃硝酸混合溶液代替濃硝酸溶解鎳片

（5）為測(cè)定化合物[Ni(NH3)xCly]Clz·nH2O的組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)一：稱取樣品0.6460 g，加入過(guò)量的濃NaOH溶液，煮沸，冷卻，蒸出的氨用40.00 mL 0.5000 mol·L-1的鹽酸完全吸收，并用蒸餾水定容至100 mL，得溶液B。取B溶液20.00 mL，加入指示劑少量，用0.1000 mol·L-1NaOH滴定，消耗NaOH溶液20.00 mL。

實(shí)驗(yàn)二：另取該樣品0.6460 g，溶于水，以0.1000 mol·L-1AgNO3溶液滴定至恰好反應(yīng)完全，消耗AgNO3溶液20.00 mL。相應(yīng)反應(yīng)化學(xué)方程式為： [Ni(NH3)xCly]Clz+zAgNO3=[Ni (NH3)xCly] (NO3)z+zAgCl↓ 測(cè)得該鎳配合物的化學(xué)式為______________。

Answer 1

【答案】LaNi5H6 —6e—+6OH—==LaNi5 +6H2O 溫度高于60oC濃硝酸易分解易揮發(fā)；溫度低于50oC鎳鈍化阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，且反應(yīng)速率太慢 Ni + 4H+ + 2NO3— Ni2+ + 2NO2↑+ 2H2O 沿玻璃棒向過(guò)濾器中注入少量蒸餾水，使水剛好浸沒沉淀，讓水自然流下，重復(fù)2～3次 防止生成Ni(OH)2沉淀，使產(chǎn)品不純 AC [Ni(NH3)5Cl]Cl·6H2O

【解析】

（1）根據(jù)總方程式可知負(fù)極應(yīng)為LaNi5H6被氧化生成LaNi5；

（2）根據(jù)硝酸的熱不穩(wěn)定性，結(jié)合題目中的“常溫下，鎳投入60%的濃硝酸無(wú)明顯現(xiàn)象”信息解答；

（3）洗滌的基本操作；

（4）如堿性太強(qiáng)，易生成Ni（OH）2沉淀，

A．在過(guò)量氨水和氯化銨緩沖溶液中，緩慢滴入酸化的NiCl2溶液，并不斷攪拌，可充分反應(yīng)生成鎳配合物；

B．氨水和氯化銨緩沖溶液中c（NH4＋）＞c（Cl－）；

C．冷卻結(jié)晶后的母液主要為氯化銨；

D．用熱的濃硫酸和濃硝酸混合溶液代替濃硝酸，易混入硫酸鎳雜質(zhì)；

（5）結(jié)合反應(yīng)的方程式，從質(zhì)量守恒的角度計(jì)算．

（1）由反應(yīng)總方程式可知：負(fù)極應(yīng)為LaNi5H6被氧化生成LaNi5，故電極反應(yīng)式為LaNi5H6-6e－+6OH－═LaNi5+6H2O；

（2）硝酸不穩(wěn)定，溫度較高時(shí)易分解，應(yīng)控制在60°C以下，題中常溫下，鎳投入60%的濃硝酸無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明溫度低于50°C鎳鈍化阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，且反應(yīng)速率太慢，反應(yīng)的離子方程式為：Ni+4H＋+2NO3－Ni2+ + 2NO2↑+ 2H2O；

（3）沿玻璃棒向過(guò)濾器中注入少量蒸餾水，使水剛好浸沒沉淀，讓水自然流下，重復(fù)2～3次；

（4）如堿性太強(qiáng)，易生成Ni（OH）2沉淀；

A．在過(guò)量氨水和氯化銨緩沖溶液中，緩慢滴入酸化的NiCl2溶液，并不斷攪拌，可充分反應(yīng)生成鎳配合物，故A正確；

B．氨水和氯化銨緩沖溶液中c（NH4＋）＞c（Cl－），故B錯(cuò)誤；

C．冷卻結(jié)晶后的母液主要為氯化銨，可加適量氨水調(diào)節(jié)pH后可以循環(huán)利用，故C正確；

D．用熱的濃硫酸和濃硝酸混合溶液代替濃硝酸，易混入硫酸鎳雜質(zhì)，故D錯(cuò)誤；

故：防止生成Ni（OH）2沉淀，使產(chǎn)品不純；AC；

（5）發(fā)生反應(yīng)為NaOH+HCl=NaCl+H2O；NH3+HCl=NH4Cl，n（HCl）=0.04L×0.5mol·L－1=0.02mol，用蒸餾水定容至100mL，得溶液B．取B溶液20.00mL，加入指示劑少量，用0.1000mol·L-1NaOH滴定，消耗NaOH溶液20.00mL，則20mL中n（NaOH）=0.1mol·L－1×0.02L=0.002mol，即20mL中含有n（HCl）=0.002mol，100mL中含有n（HCl）=0.01mol，所以n（NH3）=0.02mol-0.01mol=0.01mol，

另取該樣品0.6460g，溶于水，以0.1000mol·L-1AgNO3溶液滴定至恰好反應(yīng)完全，消耗AgNO3溶液20.00mL，n（AgNO3）=0.1mol·L－1×0.02L=0.002mol，根據(jù)反應(yīng) [Ni(NH3)xCly]Clz+zAgNO3=[Ni (NH3)xCly] (NO3)z+zAgCl↓ 可知，n（AgCl）=0.002mol，則x/z=0.01mol/0.002mol=5，所以x=5，z=1，又Ni的配位數(shù)為6，則y=1，則M（[Ni（NH3）xCly]Clz·nH2O）=0.6460g/0.002mol=323g·mol－1，則59+17×5+2×35.5+18n=323，n=6，則該配合物的化學(xué)式為[Ni（NH3）5Cl]Cl·6H2O。