Question

13．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）反应器中一个重要反应为 3NiSO₄+3Na₂CO₃+2H₂O=NiCO₃•2Ni（OH）₂+3Na₂SO₄+2X，X的化学式为CO₂．
（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55℃、8.3．

（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，镍的含量将升高（填“升高”、“降低”或“不变”）．
Ⅱ．【测定碱式碳酸镍晶体的组成】：为测定碱式碳酸镍晶体（xNiCO₃•Ni（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．
2、400℃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检查装置的气密性；②准确称取3.77gxNiCO₃•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，鼓入空气；⑥准确称量装置C、D的质量；⑦根据数据进行计算（相关数据如下表）．

	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】：
（4）完善实验步骤中的填空：①检查装置的气密性；⑤鼓入空气．
（5）装置E的作用是装置右侧的空气进入装置内造成干扰；
（6）计算 xNiCO₃•yNi（OH）₂•zH₂O中x：y：z 的值1：1：4．
【实验反思】：
（7）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（精确到小数点后两位）NiO和Ni₂O₃混合物，其中NiO的质量为1.50g而Ni₂O₃的质量为0.83g．

Answer 1

分析 根据给出的转化关系对应的过程分析每个对应的问题，或者直接分析每个问题，从给出的信息中找对应的信息．

解答 解：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）反应器中一个重要反应为 3NiSO₄+3Na₂CO₃+2H₂O=NiCO₃•2Ni（OH）₂+3Na₂SO₄+2X，根据质量守恒定律可推得X的化学式为 CO₂．
（2）根据给出的温度和pH对杂质含量的影响图可知，要想杂质含量最低，则需要控制反应器中最适合的温度及pH分别为 55℃、8.3．
（3）由于NiCO₃中含镍量比Ni（OH）₂中低，生产中，pH逐渐增加，生成Ni（OH）₂含量也相对增加，而Ni（OH）₂中含镍量高，所以会造成生成的碱式碳酸镍晶体中，镍的含量将升高．
Ⅱ．【测定碱式碳酸镍晶体的组成】由于需要测定过程中生成的二氧化碳和水的质量，所以需要装置的气密性良好，而过程中生成的二氧化碳和水都要被吸收后才能测定其质量，所以反应完毕后要通入不含水蒸气和二氧化碳的空气以便使生成的二氧化碳和水蒸气被装置C和装置D完全吸收，减小误差．
 （4）所以实验步骤中的填空：①检查装置的气密性；⑤鼓入空气．
（5）装置E的作用是 装置右侧的空气进入装置内造成干扰；
（6）由表可知生成的水的质量为201.08g-200.00g=1.08g，而二氧化碳的质量为180.44g-180.00g=0.44g．由于是分解反应，所以可知固体的质量为3.77g-10.8g-0.44g=2.25g．根据信息可知碱式碳酸镍晶体受热会完全分解生成NiO、CO₂及H₂O．得如下化学方程式和质量关系
xNiCO₃•yNi（OH）₂•zH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）NiO+xCO₂↑+（y+z）H₂O
                                                75（x+y）   44x       18（y+z）
                                                 2.25g           0.44g     1.08g
$\frac{75（x+y）}{44x}$=$\frac{2.25g}{0.44g}$   得 y=x
$\frac{44x}{18（y+z）}$=$\frac{0.44g}{1.08g}$   得4y=z
计算 xNiCO₃•yNi（OH）₂•zH₂O中x：y：z=1：1：4．
【实验反思】：
（7）实验结束后，称得装置B中残留固体质量为2.33g．而生成NiO的时候只生成2.25g，由于镍元素质量不变，所以应该是400℃左右，NiO会氧化生成Ni₂O₃．所以该固体为NiO和Ni₂O₃的混合物．
设混合物中Ni₂O₃ 的质量为x．
根据关系式
2NiO∽∽∽Ni₂O₃ 固体质量增加量
 150               166     166-150=16
                       x         2.33g-2.25g=0.08g
$\frac{166}{16}$=$\frac{x}{0.08g}$
x=0.83g
则NiO的质量为2.33g-0.83g=1.50g
故答案为：
 I、【镍粉制备】
（1）CO₂．
（2）55； 8.3．
（3）升高．
Ⅱ．【测定碱式碳酸镍晶体的组成】：
 （4）①检查装置的气密性；⑤鼓入空气．
（5）装置右侧的空气进入装置内造成干扰；
（6）1：1：4．
（7）NiO和Ni₂O₃混合物，其中NiO的质量为1.50g而Ni₂O₃的质量为0.83g．．

点评 读图，从中获得解答题目所需的信息，所以在解答题目时先看解答的问题是什么，然后带着问题去读给出的图进而去寻找解答有用的信息，这样提高了信息扑捉的有效性．解答的问题实际上与复杂的转化图相比，其实很简单很基础，或者可以说转化图提供的是情境，考查基本知识．