Question

镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)₂、炭粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成．由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，并设计出相关实验流程图
 
已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺
②某温度下一些金属氢氧化物的K_sp及沉淀析出的理论pH如表所示：

回答下列问题：
（1）根据表数据判断步骤②依次析出沉淀Ⅱ      和沉淀Ⅲ     （填化学式），则pH₁        pH₂（填填“＞”、“=”或“＜”），控制两种沉淀析出可利用      。
A．pH试纸         B．石蕊指示剂           C．pH计
（2）已知溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄?H₂O＞NiC₂O₄?2H₂O，则反应③的化学方程式是           。第③步反应后，过滤沉淀时需要的玻璃仪器有    。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因             、            。
（3）④中阳极反应产生的气体E为    ，验证该气体的试剂为       。
（4）试写出反应⑥的离子方程式           。

Answer 1

（1）Fe(OH)₃    Al(OH)₃   ＜     C  
（2）NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O=NiC₂O₄·2H₂O+2NaCl ;烧杯、漏斗、玻璃棒;滤纸破损、过滤液的液面高于滤纸的边缘
（3）Cl₂;湿润的淀粉碘化钾试纸
（4）2Ni(OH)₂+Cl₂+2OH^—=2Ni(OH)₃+2Cl^—

由题给条件，金属氢氧化物的K_sp及沉淀析出的理论pH，可知，在A溶液中加入NiO是为了调节溶液pH，使相应的铝离子、三价铁离子全部沉淀出，Ni²⁺在溶液B中．根据pH可以确定开始析出沉淀和全部沉淀的pH范围，先析出沉淀Ⅱ是Fe(OH)₃，沉淀pH范围是2.53～2.94，然后析出沉淀Ⅲ是Al(OH)₃，沉淀PH的范围3.43～4.19，所以pH₁＜pH₂；控制两种沉淀析出必须准确测定pH值，所以应利用pH计测定。
（2）由溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄?H₂O＞NiC₂O₄?2H₂O，结合流程中的变化
可知沉淀为溶解度小的NiC₂O₄?2H₂O，所以根据转化关系写出化学方程式；
在过滤装置中用到的玻璃仪器和注意问题，根据装置和操作步骤写出NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O=NiC₂O₄·2H₂O+2NaCl，漏斗，烧杯、玻璃棒;滤纸破损、过滤液的液面高于滤纸的边缘。
（3）由流程图和以上分析可知，D溶液主要是氯化钠溶液，电解氯化钠溶液在阳极得到氯气，阴极得到氢气，所以E气体是Clc ₂，验证氯气的试剂应是淀粉碘化钾溶液，遇氯气变蓝；
（4）在B溶液中加入Na₂C₂O₄溶液生成了沉淀ⅠNiC₂O₄.2H₂O，沉淀中加入氢氧化钠溶液，根据Ni(OH)₂开始沉淀到全部沉淀的pH范围为7.60～9.75，加入过量氢氧化钠溶液能使沉淀NiC₂O₄·2H₂O转化为Ni(OH)₂，所以C为沉淀Ni（OH）₂；根据流程图中的转化关系，沉淀C和氯气能生成Ni(OH)₃，镍元素化合价升高是被氯气氧化的结果，因此离子方程式为2Ni(OH)₂+2OH^-+Cl₂=2Ni(OH)₃+2Cl^-