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：

M（OH）n	Ksp	pH
		开始沉淀	沉淀完全
Al（OH）3	1.9×10-33	3.43	4.19
Fe（OH）3	3.8×10-38	2.53	2.94
Ni（OH）2	1.6×10-14	7.60	9.75

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

解析试题分析：（1）根据金属氢氧化物的Kap及沉淀析出的理论pH，结合流程图可知，先沉淀的是三价铁离子，随后沉淀的是三价铝离子，控制两种沉淀析出必须准确测定溶液PH，所以用PH计测定，故答案为：沉淀Ⅱ是Fe(OH)₃，沉淀Ⅲ是Al(OH)₃ ，PH₁＜PH₂，C；
（2）由溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄·H₂O＞NiC₂O₄·2H₂O和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，故答案为：NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O=NiC₂O₄.2H₂O↓+2NaCl； 漏斗、玻璃棒、烧杯；玻璃棒划破滤纸、滤液超过滤纸边缘；
（3）D溶液时氯化钠溶液，电解反应方程式2NaCI+2H₂O2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，E气体为Cl₂，故答案：Cl₂，淀粉碘化钾溶液；
（4）根据转化关系和Ni^2＋沉淀的PH推知，加入氢氧化钠的主要目的是把NiC₂O₄·2H₂O沉淀转化为Ni(OH)₂沉淀，为了使沉淀完全转化，加入的氢氧化钠溶液应过量，根据镍元素化合价变化，结合氧化还原反应的规律写出离子方程2Ni(OH)₂+2OH^－+Cl₂=2Ni(OH)₃ +2Cl^－；
考点：考查金属回收的基本方法、难溶电解质的溶解与沉淀应用、沉淀转化的条件，铝、铁、镍元素化合物的化学性质，离子的沉淀PH范围，物质的分离、提纯的方法，实验基本操作等。