Question

【題目】三氧化二鎳（Ni2O3)是一種重要的電子元件材料和蓄電池材料。工業(yè)上利用含鎳廢料（鎳、鐵、鈣、鎂合金為主）制取草酸鎳（NiC2O4·2H2O)，再高溫煅燒草酸鎳制取Ni2O3.已知草酸的鈣、鎂、鎳鹽均難溶于水。工藝流程圖如圖所示：

回答下列問題：

(1)“操作I”為“酸浸”，為了提高酸浸的效率，可以采取的措施為__________（寫出兩條）。

(2)加入H2O2發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為________________

(3)加入碳酸鈉溶液調(diào)pH至4.0~5.0，其目的是___________________

(4)將草酸鎳（NiC2O4·2H2O)在熱空氣中干燥脫水，再采用高溫煅燒，可制得Ni2O3，同時(shí)獲得混合氣體，該混合氣體的主要成分為水蒸氣和_________________

(5)工業(yè)上還可用電解法制取Ni2O3用NaOH溶液調(diào) NiCl2，溶液的pH至7.5，加入適量Na 2SO4后利用惰性電極電解。電解過程中產(chǎn)生的Cl2，有80%在弱堿性條件下生成CIO-，再把二價(jià)鎳氧化為三價(jià)鎳。CIO-氧化Ni(OH)2生成Ni2O3的離子方程式為_______________________amol二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí)，外電路中通過電子的物質(zhì)的量為_______mol.

(6)以Al和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成原電池，放電時(shí)NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，則放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為_______________

Answer 1

【答案】將含鎳廢料粉碎、適當(dāng)增大稀硫酸的濃度、適當(dāng)升溫、攪拌等方法(任選2種) 2Fe2++ H2O2+2H+= 2Fe3++ 2H2O 促進(jìn)Fe3+水解沉淀完全 CO、CO2 ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+Ni2O3+2H2O 1.25a Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O

【解析】

將含鎳廢料(鎳、鐵、鈣、鎂合金為主)進(jìn)行酸浸，轉(zhuǎn)化為含有Ni2+、Fe2+、Ca2+、Mg2+的浸出液，向浸出液中加入雙氧水，將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，再加入碳酸鈉，調(diào)節(jié)溶液pH值，將Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和碳酸鈣沉淀過濾除去，再向?yàn)V液中加入NH4F，使Ca2+、Mg2+轉(zhuǎn)化為CaF2、MgF2過濾除去，得到的濾液中加入草酸，將Ni2+轉(zhuǎn)化為NiC2O4·2H2O，據(jù)此分析解答。

(1)“操作I”為“酸浸”，為了提高酸浸的效率，可以將含鎳廢料粉碎、適當(dāng)增大稀硫酸的濃度、適當(dāng)升溫、攪拌等方法；

(2)加入H2O2，將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，離子方程式為：2Fe2++ H2O2+2H+= 2Fe3++ 2H2O；

(3)加入碳酸鈉溶液調(diào)pH至4.0~5.0，其目的是促進(jìn)Fe3+水解轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀完全；

(4)草酸鎳(NiC2O42H2O)在熱空氣中干燥脫水后生成NiC2O4，NiC2O4再發(fā)生氧化還原反應(yīng)(Ni由+2價(jià)升高到+3價(jià)，則C由+3價(jià)降低到+2價(jià)，題中要求生成混合氣體，則另一氣體為CO2)，再利用化合價(jià)升降相等，Ni：升高2×(3-2)，C：升高1×(4-3)，C：降低：3×(3-2)，生成Ni2O3、CO、CO2，配平方程式為：2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑，該混合氣體的主要成分為水蒸氣和CO、CO2 ；

(5)Cl由+1價(jià)降低到-1價(jià)，Ni由+2價(jià)升高到+3價(jià)，利用化合價(jià)升降相等可配平ClO-、Ni(OH)2、Cl-、Ni2O3的系數(shù)，再利用H原子守恒配平水的系數(shù)，最后可利用O原子檢查配平是否正確，得到離子方程式為：ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+Ni2O3+2H2O；

則n(ClO-)=0.5 a mol；

則n(Cl2)=0.625a mol；

進(jìn)行電解時(shí)：

則n(e-)=1.25a mol；

(6)以Al和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時(shí)NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，發(fā)生還原反應(yīng)，則Al發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下得到NaAlO2，該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=3Ni(OH)2+NaAlO2，則放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O。