Question

15．三氧化二鎳（Ni₂O₃）是一種灰黑色無氣味有光澤的塊狀物，易碎成細粉末，常用于制造高能電池．工業(yè)上以金屬鎳廢料生產NiCl₂，繼而生產Ni₂O₃的工藝流程如下：

下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol•L^-1計算）．

氫氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3	Ni（OH）2
開始沉淀的pH	1.1	6.5	3.5	7.1
沉淀完全的pH	3.2	9.7	4.7	9.2

（1）為了提高金屬鎳廢料浸出的速率，在“酸浸”時可采取的措施有：①適當升高溫度；②攪拌；③增大鹽酸的濃度（或將鎳廢料研成粉末等）等．
（2）酸浸后的酸性溶液中含有Ni²⁺、Cl^-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等．沉鎳前需加Na₂CO₃控制溶液pH范圍為4.7～7.1．
（3）從濾液A中可回收利用的主要物質是Na₂CO₃和NaCl．
（4）“氧化”生成Ni₂O₃的離子方程式為2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O．
（5）工業(yè)上用鎳為陽極，電解0.05～0.1mol•L^-1NiCl₂溶液與一定量NH₄Cl組成的混合溶液，可得到高純度、球形的超細鎳粉．當其它條件一定時，NH₄Cl的濃度對陰極電流效率及鎳的成粉率的影響如圖所示，則NH₄Cl的濃度最好控制為10 g•L^-1．

（6）如果在“沉鎳”步驟把Na₂CO₃改為加草酸，則可以制得草酸鎳晶體（NiC₂O₄•2H₂O）．草酸鎳晶體在熱空氣中干燥脫水后在高溫下煅燒三小時，可以制得Ni₂O₃，同時獲得混合氣體．草酸鎳晶體受熱分解的化學方程式為2NiC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ni₂O₃+3CO↑+CO₂↑+4H₂O．

Answer 1

分析 酸浸后的酸性溶液中含有Ni²⁺、Cl^-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入碳酸鈉溶液調節(jié)溶液的pH，使鋁離子、鐵離子全部沉淀，過濾后的濾液中再加入碳酸鈉沉淀鎳離子得NiCO₃，濾液A中含有NaCl等物質，將NiCO₃再溶于鹽酸，得氯化鎳溶液，向其中加入次氯酸鈉和氫氧化鈉溶液可得Ni₂O₃，
（1）升高溫度、增大酸的濃度、充分攪拌、增大接觸面積等可以提高浸出的速率；
（2）沉鎳前要將鋁離子和鐵離子沉淀完全，而鎳離子不能產生沉淀；
（3）濾液A中主要含有氯化鈉，可回收利用；
（4）Cl元素由+1價降低到-1價，即反應生成NaCl，而Ni由+2價升高到+3價，根據(jù)原子守恒與電子轉移守恒配平；
（5）選擇鎳的成粉率最高的濃度；
（6）草酸鎳晶體在熱空氣中干燥脫水后在高溫下煅燒三小時，可以制得Ni₂O₃，同時獲得混合氣體，根據(jù)元素守恒可知混合氣體為CO和CO₂的混合氣體，據(jù)此書寫．

解答 解：（1）為了提高金屬鎳廢料浸出的速率，還可以增大鹽酸的濃度（或將鎳廢料研成粉末等）等；
故答案為：增大鹽酸的濃度（或將鎳廢料研成粉末等）；
（2）沉鎳前要將鋁離子和鐵離子沉淀完全，而鎳離子不能產生沉淀，所以溶液的PH值控制在4.7～7.1；
故答案為：4.7～7.1；
（3）濾液A中主要含有氯化鈉，可回收利用，
故答案為：NaCl；
（4）Cl元素由+1價降低到-1價，即反應生成NaCl，而Ni由+2價升高到+3價，生成Ni₂O₃，反應離子方程式為：2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O，
故答案為：2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O；
（5）根據(jù)圖2可知，NH₄Cl的濃度為10g•L^-1時，鎳的成粉率最高，所以NH₄Cl的濃度最好控制為10 g•L^-1，
故答案為：10 g•L^-1；
（6）草酸鎳晶體在熱空氣中干燥脫水后在高溫下煅燒三小時，可以制得Ni₂O₃，同時獲得混合氣體，根據(jù)元素守恒可知混合氣體為CO和CO₂的混合氣體，則反應為：2NiC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ni₂O₃+3CO↑+CO₂↑+4H₂O；
故答案為：2NiC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ni₂O₃+3CO↑+CO₂↑+4H₂O．

點評 本題考查物質制備工藝流程，涉及反應速率影響因素、條件控制、氧化還原反應的書寫、電解原理、信息獲取能力等，是高考常考題型，是對學生綜合能力的考查．