Question

2．Ni₂O₃是灰黑色無氣味、有光澤的固體，主要用作陶瓷、玻璃、搪瓷的著色顏料，也經(jīng)常用于制造鎳電池．某實驗室嘗試用工業(yè)廢棄的NiO催化劑（還含有Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等雜質(zhì)）為原料制備Ni₂O₃，實驗工藝流程為如圖1：

已知：①有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如表：

氫氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Ni（OH02
開始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

②常溫時CaF₂的溶度積常數(shù)為2.7×10^-11．
（1）流程中酸浸后浸出渣包含多種成分．最難溶的強(qiáng)電解質(zhì)的化學(xué)式為BaSO₄．
（2）實驗人員發(fā)現(xiàn)溫度不同時，鎳的浸出率不同，浸出率與溫度的關(guān)系如圖2所示．請解釋當(dāng)溫度高于70℃時，浸出液中Ni²⁺含量降低的原因：溫度升高，Ni²⁺的水解程度增大，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大，浸出率降低．
（3）操作A的名稱為過濾，操作B中需調(diào)節(jié)溶液的pH，所需調(diào)節(jié)的pH范圍為3.7-7.7，操作C的目的是除去溶液中的Ca²⁺．
（4）電解步驟中，Cl^-首先在陽極被氧化為ClO^-，然后C1O^-將Ni²⁺氧化成2NiOOH•H₂O沉淀．寫出生成沉淀反應(yīng)的離子方程式：ClO^-+2Ni²⁺+4OH^-=2NiOOH．H₂O+Cl^-．若實驗最后得到Ni₂O₃  33，.2g，則電解過程中，電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)至少為2.41×10²³ 個．

Answer 1

分析 （1）含鎳催化劑中含有Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等雜質(zhì)，能和稀硫酸反應(yīng)生成白色沉淀且最難溶的為硫酸鋇；
（2）由于隨著溫度升高，Ni²⁺的水解程度增大，從而導(dǎo)致鎳的浸出率降低，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大；
（3）產(chǎn)物中的難容與水的固體CuS、S的分離方法為過濾，加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，調(diào)節(jié)pH使得Ni²⁺沉淀，三價鐵不能沉淀，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，pH范圍為3.7-7.7之間，加氟化鈉的目的是除去溶液中的鈣離子；
（4）Ni²⁺被ClO^-氧化產(chǎn)生2NiOOH•H₂O沉淀，其還原產(chǎn)物是氯離子，33.2gNi₂O₃為0.2mol，二價鎳離子變?yōu)?3價鎳0.2molNi₂O₃，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol，數(shù)目為0.4N_A，即2.41×10²³ ．

解答 解（1）含鎳催化劑中含有Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等雜質(zhì)，能和稀硫酸反應(yīng)生成白色沉淀且最難溶的為硫酸鋇，故答案為：BaSO₄；
（2）由于隨著溫度升高，Ni²⁺的水解程度增大，從而導(dǎo)致鎳的浸出率降低，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大，故答案為：溫度升高，Ni²⁺的水解程度增大；
（3）產(chǎn)物中的難容與水的固體CuS、S的分離方法為過濾，加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，調(diào)節(jié)pH使得Ni²⁺沉淀，三價鐵不能沉淀，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，pH范圍為3.7-7.7之間，加氟化鈉的目的是除去溶液中的鈣離子；
故答案為：過濾；3.7-7.7；除去溶液中的鈣離子；
（4）Ni²⁺被ClO^-氧化產(chǎn)生2NiOOH•H₂O沉淀，其還原產(chǎn)物是氯離子，33.2gNi₂O₃為0.2mol，二價鎳離子變?yōu)?3價鎳0.2molNi₂O₃，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol，數(shù)目為0.4N_A，即2.41×10²³，
故答案為：ClO^-+2Ni²⁺+4OH^-=2NiOOH•H₂O↓+Cl^-；2.41×10²³．

點評 該題以廢舊含鎳催化劑生產(chǎn)Ni₂O₃為載體，重點考查學(xué)生對工藝流程試題了解掌握情況，試題綜合性強(qiáng)，貼近高考，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計能力以及動手操作能力，聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能，進(jìn)行知識的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論．