Question

【题目】I、三氧化二镍(Ni2O3)是一种灰黑色无气味有光泽的块状物，易碎成细粉末，常用于制造高能电池。工业上以金属镍废料生产NiCl2，继而生产Ni2O3的工艺流程如下：

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.1	6.5	3.5	7.1
沉淀完全的pH	3.2	9.7	4.7	9.2

（1）①为了提高金属镍废料浸出的速率，在“酸浸”时可采取的措施有：适当升高温度，搅拌，______等。

②酸浸后的酸性溶液中含有Ni2＋、Cl－，另含有少量Fe2＋、Fe3＋、Al3＋等。在沉镍前，需加Na2CO3控制溶液pH范围为______。

（2）“氧化”生成Ni2O3的离子方程式为______。

（3）工业上用镍为阳极，电解0.05 ~ 0.1 mol·L－1 NiCl2 溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液，可得到高纯度、球形的超细镍粉。当其它条件一定时，NH4Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如下图所示，则NH4Cl的浓度最好控制为______。

II、煤制天然气的工艺流程简图如下：

（4）已知反应I：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋135 kJ·mol－1，通入的氧气会与部分碳发生燃烧反应。请利用能量转化及平衡移动原理说明通入氧气的作用：______。

（5）①甲烷化反应IV发生之前需要进行脱酸反应III。煤经反应I和II后的气体中含有两种酸性气体，分别是H2S和_____。

②工业上常用热碳酸钾溶液脱除H2S气体得到两种酸式盐，该反应的离子方程式是____。

（6）一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1.2 mol CH4(g)和4.8 mol CO2(g)，发生反应：CH4 (g)＋3CO2 (g)2H2O(g)＋4CO(g) ΔH＞0。实验测得，反应吸收的能量和甲烷的体积分数随时间变化的曲线图像如右图。计算该条件下，此反应的H＝______。

Answer 1

【答案】 增大盐酸的浓度(或将镍废料研成粉末等) 4.7≤pH＜7.1 2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=== Ni2O3↓＋Cl－＋2H2O 10 g·L－1 氧气与碳发生燃烧反应放热，放出的热被可逆反应吸收利用，促进反应正向移动 CO2 CO32－＋H2SHS－＋HCO3－ ＋330 kJ·mol－

【解析】试题分析：I、（1）①根据影响反应速率的因素回答；②根据相关金属离子开始生成氢氧化物沉淀和完全生成沉淀的pH，要让Fe2＋、Fe3＋、Al3＋等沉淀而Ni2＋不生成沉淀，需要将Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节PH。（2）根据得失电子守恒配平次氯酸钠氧化Ni2＋的离子方程式；（3）NH4Cl的浓度最好控制在镍的成粉率最高点；II、（4）C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)反应吸热，氧气会与部分碳发生燃烧反应放热；（5）①根据元素守恒，煤经反应I和II后的气体中含有两种酸性气体，分别是H2S和CO2；②热碳酸钾溶液与H2S气体得到两种酸式盐是碳酸氢钠和硫氢化钠；（6）根据图像可知，吸收118.8 kJ能量时CH4的体积分数为 ，利用“三段式”计算消耗甲烷的物质的量。

解析：I、（1）（1）①为了提高金属镍废料浸出的速率，可采取的措施有：适当升高温度，搅拌，增大盐酸的浓度等；②要让Fe2＋、Fe3＋、Al3＋等沉淀而Ni2＋不生成沉淀，需要将Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节PH，使Fe3＋、Al3＋等完全沉淀PH≥4.7，Ni2＋不生成沉淀PH<7.1，所以控制PH的范围是4.7≤pH＜7.1。（2）根据得失电子守恒配平次氯酸钠氧化Ni2＋的离子方程式是2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=== Ni2O3↓＋Cl－＋2H2O；（3）NH4Cl的浓度最好控制在镍的成粉率最高点，所以NH4Cl的浓度最好控制在10 g·L－1；II、（4）C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)反应吸热，氧气会与部分碳发生燃烧反应放热，氧气与碳发生燃烧放出的热被C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)吸收利用，促进反应正向移动；（5）①根据元素守恒，煤经反应I和II后的气体中含有两种酸性气体，分别是H2S和CO2；②热碳酸钾溶液与H2S气体得到两种酸式盐是碳酸氢钠和硫氢化钠，反应离子方程式是CO32－＋H2SHS－＋HCO3－；

（6）设参加反应的甲烷的物质的量为xmol；

x=0.36mol

根据图像可知，0.36mol甲烷参加反应吸收118.8 kJ能量，则1mol甲烷反应吸收热量118.8 kJ÷0.36=330 kJ，所以此反应的H＝＋330 kJ·mol－1。