Question

【題目】NiCO3常用于催化劑、電鍍、陶瓷等工業(yè)。現(xiàn)用某含鎳電鍍廢渣(含Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì))制取NiCO3的過程如圖所示：

（1）流程中的試劑X（某鈉鹽）的化學(xué)式是___________。

（2）“氧化”時需保持濾液在40℃左右，用6%的H2O2溶液氧化。控制溫度不超過40℃的原因是______（用化學(xué)方程式表示）。

（3）Fe2+也可以用NaClO3氧化，生成的Fe3+在較小pH條件下水解，最終形成黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀而被除去，如圖是pH—溫度關(guān)系圖，圖中陰影部分為黃鈉鐵礬穩(wěn)定存在的區(qū)域，下列說法不正確的是________(填字母)。

a．黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]中鐵為+2價

b．pH過低或過高均不利于生成黃鈉鐵礬，其原因相同

c．氯酸鈉在氧化Fe2+時，1 mol NaClO3得到的電子數(shù)為6NA

d．工業(yè)生產(chǎn)中溫度常保持在85～95 ℃，加入Na2SO4后生成黃鈉鐵礬，此時溶液的pH約為1.2～1.8。

（4）加入Na2CO3溶液時，確認(rèn)Ni2+已經(jīng)完全沉淀的實驗方法是_______________。

（5）某小組利用NiCO3制取鎳氫電池的正極材料堿式氧化鎳(NiOOH)，過程如圖：

①已知 25℃時，Ksp[Ni(OH)2]＝2×10-15，當(dāng)調(diào)節(jié) pH≥9 時，溶液中殘留的c(Ni2+)________mol/L。

②寫出在空氣中加熱Ni(OH)2制取NiOOH的化學(xué)方程式________________。

③鎳氫電池電解液為30%的KOH，負(fù)極為MH（即吸氫材料M吸附氫原子）。充電時也可實現(xiàn)Ni(OH)2轉(zhuǎn)化為NiOOH。請寫出放電時該電池的總反應(yīng)式______________。

Answer 1

【答案】Na2S 2H2O22H2O+O2↑ ab 靜置，取少量上層清液繼續(xù)滴加1～2滴Na2CO3溶液，無沉淀生成 ≤2×10-5 4Ni(OH)2+O24NiOOH+2H2O NiOOH+MH=M+ Ni(OH)2

【解析】

根據(jù)流程圖，某含鎳電鍍廢渣(含Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì))用過量的酸溶解，其中的金屬轉(zhuǎn)化為金屬陽離子，再加入適量X試劑，將銅離子和鋅離子轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀除去，濾液中含有鎳、鐵、鉻等金屬離子，根據(jù)(2)可知，保持濾液在40℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95℃加入NaOH調(diào)節(jié)pH，除去鐵和鉻，在過濾后的濾液好加入碳酸鈉得到NiCO3。據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)流程圖，加入試劑X后生成了硫化銅和硫化鋅沉淀，因此試劑X(某鈉鹽)為Na2S，故答案為：Na2S；

(2)由于過氧化氫受熱容易分解，因此“氧化”時需保持濾液在40℃左右，溫度不超過40℃，故答案為：2H2O22H2O+O2↑；

(3)a．黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]中鈉為+1價，硫酸根為-2價，氫氧根為-1價，根據(jù)正負(fù)化合價的代數(shù)和為0，鐵為+3價，故a錯誤；b．pH過低，[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]能夠被酸溶解；pH過高，鐵離子容易水解生成氫氧化鐵或FeOOH沉淀，均不利于生成黃鈉鐵礬，原因不相同，故b錯誤；c．用氯酸鈉在酸性條件下氧化Fe2+離子方程式為6Fe2++ClO3-+6H+ ═6Fe3++Cl-+3H2O，1 mol NaClO3得到的電子數(shù)為6NA，故c正確；d．由圖象可知，生成黃鐵礬鋼所需要的合適溫度為85℃～95℃，pH約為1.2～1.8，故d正確；錯誤的有ab，故答案為：ab；

(4)確認(rèn)Ni2+已經(jīng)完全沉淀的實驗方法是取上層清液，加入碳酸鈉溶液觀察是否有沉淀生成，判斷鎳離子是否全部沉淀，具體操作步驟為：靜置，在上層清液中繼續(xù)滴加1～2滴Na2CO3溶液，無沉淀生成，故答案為：靜置，取少量上層清液繼續(xù)滴加1～2滴Na2CO3溶液，無沉淀生成；

(5)①已知Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15，當(dāng)調(diào)節(jié) pH≥9 時，c(H+)=10-9mol/L，則c(OH-)==10-5mol/L，c(Ni2+)===2×10-5 molL-1，故答案為：≤2×10-5；

②空氣中加熱Ni(OH)2，Ni(OH)2與空氣中的氧氣反應(yīng)生成NiOOH和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Ni(OH)2+O24NiOOH+2H2O，故答案為：4Ni(OH)2+O24NiOOH+2H2O；

③鎳氫電池電解液為30%的KOH，負(fù)極為MH(即吸氫材料M吸附氫原子)。充電時也可實現(xiàn)Ni(OH)2轉(zhuǎn)化為NiOOH，則放電時NiOOH在正極發(fā)生還原反應(yīng)生成Ni(OH)2，電池的總反應(yīng)為MH與Ni(OH)2反應(yīng)生成NiOOH和M，反應(yīng)方程式為NiOOH+MH=M+ Ni(OH)2，故答案為：NiOOH+MH=M+ Ni(OH)2。