Question

【题目】镍粉常用于各种高光泽装饰漆和塑料生产，也常用作催化剂。
I、【镍粉制备】：
工业用电解镍新液（主要含NiSO4、NiCl2）制备碱式碳酸镍晶体xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O，并利用其制备镍粉的流程如下：

（1）反应器中的一个重要反应为3NiSO4 + 3Na2CO3 + 2H2O = NiCO3·2Ni(OH)2 +3Na2SO4 + 2X，X的化学式为。
（2）物料在反应器中反应时需要控制反应条件。
分析下图，反应器中最适合的温度及pH分别为℃、。

（3）生产中，pH逐渐增加，生成Ni(OH)2含量也相对增加，则生成的碱式碳酸镍晶体中，镍的含量将（填“升高”、“降低”或“不变”）。
（4）操作1的名称是 ， 实验室完成此操作，需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒及 ， 其中玻璃棒的作用是。
（5）固体洗涤时，需用纯水洗涤，检验其洗涤干净的试剂是。
（6）气体Y是空气中含量最多的气体，其是（填名称）。
（7）操作2含过滤、水洗、95％酒精浸泡、晾干等操作，其中用95％酒精浸泡的目的是。
（8）II、【测定碱式碳酸镍晶体的组成】：为测定碱式碳酸镍晶体（xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O）组成，某小组设计了如下实验方案及装置：

【资料卡片】：
①碱式碳酸镍晶体受热会完全分解生成NiO、CO2及H2O。
②400℃左右，NiO会氧化生成Ni2O3。
③碱石灰是NaOH及CaO的混合物，可以吸收CO2和H2O。
【实验步骤】：
①……；②准确称取3.77g xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O放在B装置中，连接仪器；③打开弹簧夹a，鼓入一段时间空气，称量装置C、D的质量；④关闭弹簧夹a，加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出；⑤打开弹簧夹a，……；⑥准确称量装置C、D的质量；⑦根据数据进行计算（相关数据如表）。

	装置C / g	装置D / g	装置E / g
加热前	200.00	180.00	180.00
加热后	201.08	180.44	180.00

【实验分析及数据处理】：
完善实验步骤中的填空：①；⑤。
（9）计算xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O中x：y：z的值。
（10）左侧通空气的目的是、。
（11）实验结束后，称得装置B中残留固体质量为2.33g。请通过计算确定残留固体的组成及各成分的质量（写出计算过程，精确到小数点后两位）。

Answer 1

【答案】
（1）CO2
（2）55,8.3
（3）升高
（4）过滤,漏斗,引流
（5）BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液或Ba(OH) 2溶液
（6）氮气
（7）便于快速晾干
（8）检查装置气密性,缓缓通空气一段时间
（9）1:2:4
（10）排尽装置中原有的CO2和水蒸气,将装置B中的CO2和水蒸气完全排出 【实验反思】：
（11）解:

NiCO3·2Ni(OH)2 ·4H2O ~	3NiO ~	3Ni ~	3O
377	225	177	48
3.77g	2.25g	1.77g	0.48g

∵ 装置B中残留固体质量为2.33g∴ 残留固体中O元素质量为2.33g – 1.77g = 0.56g,大于0.48g残留固体中Ni、O元素质量比为1.77g：0.56g = 177:56而NiO及Ni2O3中Ni、O元素质量比分别为177:48、177:72,故残留固体为NiO和Ni2O3的混合物。残留固体质量增加2.33g – 2.25g = 0.08g,是和NiO反应的O2质量 设与氧气反应的NiO质量为x 生成的Ni2O3质量为y

4 NiO +	O2	2Ni2O3
300	32	332
x	0.08g	y

x=0.75g y=0.83g剩余NiO质量为2.25g – 0.75g = 1.5g,生成Ni2O3 0.83g。
【解析】I、（1）根据质量守恒定律反应，前后原子的总类和数目不变，

3NiSO4 + 3Na2CO3 + 2H2O = NiCO3·2Ni(OH)2 +3Na2SO4 + 2X，

反应前：	反应后
Ni：3	Ni：3
O：23	O：17
H：4	H：4
C：3	C：1

所以X为：CO2；
（2）反应器中杂质的含量越低越好，所以最适合的温度为55，最适合的pH为8.3；
（3）在NiCO3中镍的含量小于Ni(OH)2中镍的含量，生产中，pH逐渐增加，生成Ni(OH)2含量也相对增加，NiCO3的含量相对减小，则生成的碱式碳酸镍晶体中，镍的含量将升高；
（4）操作1将固体和液体分开，所以操作1为过滤，过滤过程中需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒及漏斗，玻璃棒起到引流的作用；
（5）洗涤的目的是将碱式碳酸镍晶体表面的硫酸钠溶液等除去，检验其洗涤的是否干净，即检查是否有硫酸根离子，可加入BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液或Ba(OH) 2溶液，观察是否生成不溶于硝酸的沉淀；
（6）空气中含量最多的气体是氮气；
（7）用95％酒精浸泡的目的是使固体表面的水分分散到酒精中，便于固体快速晾干；

II、（8）做有关气体的制取和性质实验前，应先检查装置的气密性，加热后，为了将碱式碳酸镍晶体受热会完全分解生成的CO2及H2O完全被装置C、D吸收，缓缓通一段时间除去水分和二氧化碳的空气；
（9）装置C增加的质量（1.08g）为生成水的质量，装置D增加的质量（0.44g）为生成二氧化碳的质量；所以NiO的质量为3.77g-1.08g-0.44g=2.25g

xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O （x+y）NiO+	xCO2↑+	（y+z）H2O
75（x+y）	44x	18（y+z）
2.25g	0.44g	1.08g

所以 ， ， ，

解得：x：y：z=1:2:4;
（10）实验开始前左侧通空气的目的是排尽装置中原有的CO2和水蒸气；实验完毕时左侧通空气的目的是将装置B中的CO2和水蒸气完全排出 .
（11）解:

NiCO3·2Ni(OH)2 ·4H2O ~	3NiO ~	3Ni ~	3O
377	225	177	48
3.77g	2.25g	1.77g	0.48g

∵ 装置B中残留固体质量为2.33g

∴ 残留固体中O元素质量为2.33g – 1.77g = 0.56g ，大于0.48g

残留固体中Ni、O元素质量比为1.77g：0.56g = 177:56

而NiO及Ni2O3中Ni、O元素质量比分别为177:48、177:72，故残留固体为NiO和Ni2O3的混合物；

残留固体质量增加2.33g – 2.25g = 0.08g，是和NiO反应的O2质量

设与氧气反应的NiO质量为x 生成的Ni2O3质量为y

4 NiO +	O2	2Ni2O3
300	32	332
x	0.08g	y

x=0.75g y=0.83g

剩余NiO质量为2.25g – 0.75g = 1.5g，生成Ni2O3 0.83g.

所以答案是：
（1）CO2；
（2）55； 8.3；
（3）升高；
（4）过滤； 漏斗； 引流；
（5）BaCl2溶液或Ba（NO3）2溶液或Ba（OH）2溶液（答AgNO3溶液不给分，因为洗涤液中Cl-含量很低）；
（6）氮气（填化学式不给分）；
（7）便于快速晾干；
（8）①检查装置气密性； ②缓缓通空气一段时间；
（9）1：2：4；
（10）排尽装置中原有的CO2和水蒸气； 将装置B中的CO2和水蒸气完全排出；
（11）0.83g.
【考点精析】通过灵活运用根据化学反应方程式的计算，掌握各物质间质量比=系数×相对分子质量之比即可以解答此题．