Question

(14分)金屬氫化物－鎳（MH—Ni）電池由于其高能、安全、無污染、無記憶效應(yīng)、價(jià)格適宜，已成為目前最具發(fā)展前景的“綠色能源”電池之一，電池總反應(yīng)為MH+NiOOH M+Ni(OH)₂，M為儲(chǔ)氫合金，MH為吸附了氫原子的儲(chǔ)氫合金。電解質(zhì)溶液為濃KOH溶液。
(1)寫出放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)_________________
(2)充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)為__________________
鎳氫電池正極材料由Ni(OH)₂、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成。某興趣小組對(duì)該電池電極材料進(jìn)行資源回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，F(xiàn)e³⁺不能氧化Ni²⁺
②某溫度下一些金屬氫氧化物的K_sp及沉淀析出的理論pH如下表所示：

M(OH)x	Ksp	pH
		開始沉淀	沉淀完全
Al(OH)3	1.9×10-23	3.43	4.19
Fe(OH)3	3.8×10-38	2.53	2.94
Ni(OH)2	1.6×10-14	7.60	9.75

 
回答下列問題：
（3）根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷步驟②先析出的沉淀Ⅱ?yàn)?u>              ，后析出的沉淀為Ⅲ為__________________（填化學(xué)式），則pH₁       pH₂（填填“>”、“=”或“<”），
（4）已知溶解度：NiC₂O₄ > NiC₂O₄·H₂O > NiC₂O₄·2H₂O，則③的化學(xué)方程式是         。
（5）④中陽極的電極反應(yīng)為              ，驗(yàn)證陽極產(chǎn)物的試劑為          。
（6）試寫出⑥的離子方程式                                         。

Answer 1

(1) MH-e^-+OH^-=H₂O+M  (2)Ni(OH)₂-e^-+OH^-=NiOOH+H₂O  (3)Fe(OH)₃ Al(OH)₃ ＜
（4）NiCl₂ + Na₂C₂O₄ + 2H₂O = NiC₂O₄^. 2H₂O↓ + 2NaCl
（5）2Cl^—2e^-=Cl₂↑；淀粉碘化鉀溶液（或其它合理答案）。
（6）2Ni(OH)₂ + 2OH^- + Cl₂ = 2Ni(OH)₃+ 2Cl^-

試題分析：（1）放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以電極反應(yīng)為：MH-e^-+OH^-=H₂O+M。
（2）充電時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以電極反應(yīng)為：Ni(OH)₂-e^-+OH^-=NiOOH+H₂O
（3）根據(jù)Ksp可以看出當(dāng)pH增大時(shí)，F(xiàn)e(OH)₃最先沉淀，然后是Al(OH)₃最后是Ni(OH)₂。所以步驟②先析出的沉淀II是Fe(OH)₃后析出的沉淀III是Al(OH)₃。pH₁< pH₂。
（4）根據(jù)溶解度可知NiC₂O₄·2H₂O的溶解度最小，所以③的化學(xué)方程式為NiCl₂ + Na₂C₂O₄ + 2H₂O = NiC₂O₄^. 2H₂O↓ + 2NaCl。
（5）根據(jù)框圖可知D為NaCl溶液，所以電解時(shí)陽極反應(yīng)為2Cl^—2e^-=Cl₂↑。檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物用淀粉碘化鉀溶液。
（6）根據(jù)框圖可知C為Ni(OH)₂，所以⑥的離子方程式為：2Ni(OH)₂+2OH^-+Cl₂=2Ni(OH)₃+
2Cl^-。
點(diǎn)評(píng)：本題綜合性強(qiáng)，難度較大，主要考查學(xué)生的分析能力和解題能力，是高考的熱點(diǎn)習(xí)題。