Question

【题目】NiSO4、NiCl2是制取高纯镍和电镀行业的重要原料，回答下列问题：

(1)碱性条件下利用肼(N2H2)还原NiCl2溶液可生成高纯Ni纳米粒子和某气体单质，写出反应的离子方程式_________________________________。温度对反应时间和Ni粒径的影响如图所示，温度为___________（选填字母）℃时，很难形成纳米级别的Ni(已知纳米级别的Ni与胶体分散质的大小一致)。

A.43 B.50 C.64 D.79

(2)利用某含镍废料(主要成分为Ni，还含有铝、铁的氧化物)可制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)，其流程如图所示：

已知：Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10－15 K sp[Fe(OH)2]=8.0×10－16

K sp[Fe(OH)3]=4.0×10－38

①写出“氧化”步骤中发生反应的化学方程式_________________________________，步骤需要控制温度40℃左右，其目的是_________________________________。

②已知“酸浸”所得滤液中c(Ni2+)=1mol/L，c(Fe2+)=0.1mol/L，试通过计算证明“氧化”步骤的必要性__________________________________________________________________(离子浓度小于1×10－5mol/L时可认为沉淀完全，要有计算过程和合理的文字叙述)。

③“系列操作”包括__________、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥等操作，其中利用乙醇洗涤硫酸镍晶体的优点是____________________________________________。

Answer 1

【答案】N2H2+2Ni2++ 4OH－==2 Ni+N2↑+ 4H2O D 2FeSO4+H2O2+H2SO4==Fe2(SO4)3+2H2O 加快反应速率，防止温度过高H2O2分解 Fe2+恰好沉淀完全时， ，此时，因此若无“氧化”步骤，当Fe2+恰好沉淀完全时，Ni2+也会生成沉淀 蒸发浓缩 减少硫酸镍晶体因溶解而造成的损失，更有利于硫酸镍晶体的干燥

【解析】

本题以Ni的化工流程为线索，考查了陌生氧化还原方程式的书写、Ksp的相关计算、控制反应温度的目的和制取晶体的实验操作规范等知识点。

（1）由题意Ni化合价下降，则N化合价升高，所以单质为N2，故离子反应方程式为N2H2+2Ni2++ 4OH－== 2Ni+N2↑+ 4H2O；胶体粒径范围为1-100nm，由图中信息可知，当温度在79℃左右时，粒径大于100nm，难以形成纳米级别的Ni，故选D。

（2）①原料中含有铁的氧化物，可能含有Fe2+，双氧水可将其氧化为Fe3+，对应方程式为2FeSO4+H2O2+H2SO4==Fe2(SO4)3+2H2O；温度过低时，反应速率过慢，温度过高时，双氧水易分解。故实际控制温度40℃左右，其目的是：既可以加快反应速率，也可以防止温度过高H2O2分解；

②Fe2+恰好沉淀完全时，，此时，因此若无“氧化”步骤，当Fe2+恰好沉淀完全时，Ni2+也会生成沉淀；

③从滤液中获取晶体常见操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，利用乙醇洗涤可减少硫酸镍晶体因溶解而造成的损失，更有利于硫酸镍晶体的干燥。