Question

鎳電池廣泛應用于混合動力汽車系統(tǒng)，電極材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成。由于電池使用后電極材料對環(huán)境有危害。某興趣小組對該電池電極材料進行資源回收研究，設計實驗流程如下：

已知：①NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。②K (Ni(OH)): 5.0×10-16 ， K (NiC2O4): 4.0×10-10

回答下列問題：

（1）酸溶后所留殘渣的主要成份 （填物質名稱）。

（2）用NiO調節(jié)溶液的pH，析出沉淀的成分為____________________(填化學式)；用pH試紙測定某溶液pH的具體操作是 。

（3）寫出加入Na2C2O4溶液后反應的化學方程式_____________________________。

（4）寫出加入NaOH溶液所發(fā)生反應的離子方程式 ，該反應的平衡常數為 。

（5）沉淀Ⅲ可被電解所得產物之一 （填化學式）氧化生成Ni(OH)3 ，如何洗滌Ni(OH)3 沉淀？

。

 

Answer 1

（1）碳粉

（2）Fe(OH)3、Al(OH)3　把干燥pH試紙置于表面皿（或玻璃片）上，用干燥潔凈的玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上，待顯色后立即與標準比色卡比對即可讀數。

（3） NiCl2＋Na2C2O4==NiC2O4↓＋2NaCl

（4） NiC2O4 +2OH- Ni(OH)2＋C2O42- 8.0×105L.mol-1

（5） Cl2 往盛有Ni(OH)3 沉淀的漏斗中注入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流干后，再重復2~2次。

【解析】

試題分析：（1）由于電極材料是由Ni(OH)2、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成的，因此在這些成分中不溶于酸的只有碳粉，所以酸溶后所留殘渣為碳粉。

（2）酸溶后的溶液中含有Al3＋ 、Fe3＋ 、Ni2＋ 等金屬離子，因此加入NiO主要是調節(jié)pH值使雜質離子Al3＋ 、Fe3＋ 沉淀，所以析出的沉淀為Fe(OH)3、Al(OH)3 。用pH試紙測定溶液pH值的操作是：把干燥pH試紙置于表面皿（或玻璃片）上，用干燥潔凈的玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上，待顯色后立即與標準比色卡比對即可讀數。

（3）除去Al3＋ 、Fe3＋ 等雜質離子后的溶液為NiCl2 溶液，加入Na2C2O4溶液后又經過了過濾步驟，可以推測此步驟中反應有沉淀析出，因此發(fā)生的反應方程式為NiCl2＋Na2C2O4==NiC2O4↓＋2NaCl。

（4）加NaOH溶液到NiC2O4 沉淀中，根據已知條件中Ni(OH)、NiC2O4的溶度積，可以分析兩種沉淀的溶解度較接近，因此此處應該是發(fā)生了沉淀的轉化反應，所以方程式為NiC2O4 +2OH- Ni(OH)2＋C2O42- ，此轉化方程式可由兩沉淀的溶解平衡式結合而得：

①Ni(OH)2 = Ni2＋ +2OH- K(Ni(OH))= 5.0×10-16 ②NiC2O4 = Ni2＋ + C2O42- K(NiC2O4)=4.0×10-10 ，

由所求方程式可由②—①得，因此該式的平衡常數K= K(NiC2O4)/ K(Ni(OH))= 8.0×105L.mol-1 。

（5）過濾1后的濾液是氯化鈉溶液，因此電解氯化鈉溶液能得到氧化性的氣體氯氣。洗滌Ni(OH)3 沉淀的操作是：往盛有Ni(OH)3 沉淀的漏斗中注入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流干后，再重復2~3次。

考點：本題考查的是簡單的化學工藝流程題，考查的操作較多。