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【题目】【化学—选修2:化学与技术】

三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4·2H2O),再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍。已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。工艺流程图如下所示。

请回答下列问题:

(1)操作Ⅰ为

(2)①加入H2O2发生的主要反应的离子方程式为

②加入碳酸钠溶液调pH至4.0~5.0,其目的为

(3)草酸镍(NiC2O4·2H2O)在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧,可制得Ni2O3,同时获得混合气体。NiC2O4受热分解的化学方程式为

(4)工业上还可用电解法制取Ni2O3,用NaOH溶液调NiCl2溶液的pH至7.5,加入适量Na2SO4后利用惰性电极电解。电解过程中产生的Cl2有80%在弱碱性条件下生成ClO-,再把二价镍氧化为三价镍。ClO-氧化Ni(OH)2生成Ni2O3的离子方程式为 a mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过电子的物质的量为

(5)以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时,NiO(OH)转化为Ni(OH)2,该电池反应的化学方程式是

【答案】(1)加酸溶解,过滤

(2)①2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O ②促进Fe3+水解,沉淀完全

(3)2NiC2O4 = Ni2O3+3CO↑+CO2 (4)ClO-+2Ni(OH)2=Cl-+Ni2O3+2H2O 1.25a mol

(5)Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2

【解析】

试题分析:(1)分析工艺流程可知,含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主),要使之变成离子,应该加酸溶解金属,再除去不溶物,所以操作加酸溶解过滤

(2)加双氧水的目的是氧化Fe2+生成Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

加入碳酸钠溶液的作用是调节pH,促进铁离子水解沉淀完全

(3)草酸镍(NiC2O42H2O)在热空气中干燥脱水后生成NiC2O4,NiC2O4再发生氧化还原反应Ni由+2价升高到+3价,则C由+3价降低到+2价,因为生成混合气体,则另一气体为CO2,所以反应生成Ni2O3、CO、CO2,再利用化合价升降相等,Ni:升高2×(3-2),C:升高1×(4-3),C:降低:3×(3-2),配平方程式为:2NiC2O4 Ni2O3+3CO↑+CO2

(4)ClO具有氧化性,Cl由+1价降低到-1价,Ni由+2价升高到+3价,利用化合价升降相等可配平ClO-、Ni(OH)2、Cl-、Ni2O3系数,再利用H原子守恒配平水的系数,得到离子方程式为ClO-+2Ni(OH)2=Cl-+Ni2O3+2H2O;根据离子方程式ClO-+2Ni(OH)2=Cl-+Ni2O3+2H2Oa mol二价镍全部转化为三价镍,则参加反应的ClO的物质的量为0.5amol,根据化学反应Cl2+2OH-═ClO-+Cl-+H2O,已知电解过程中产生的Cl2有80%在弱碱性条件下生成ClO-,参加反应的Cl2的物质的量为0.5a÷80%=0.625 a mol进行电解时,阳极反应式为2Cl--2e-═Cl2则n(e-)=0.625mol×2=1.25a mol

5)以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时,NiO(OH)转化为Ni(OH)2Ni的化合价由+3价降低到+2价,则正极反应为3NiO(OH)+3e+3H2O=3Ni(OH)2+3OH负极是Al失电子生成NaAlO2,负极电极反应为Al-3e+4OH=AlO2-+2H2O,正、负极相加得电池的总反应,则该电池反应的化学方程式是Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2

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A. 图①中,若p1>p2,则该反应在较低温度下有利于自发进行

B. 图②中,若T2>T1,则H<0a+b=c+d

C. 图③中/表示正反应速率,υ//表示逆反应速率),t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂

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请回答下列问题:

(1)1是常温下1 mol NO21 mol CO反应生成CO2NO过程中的能量变化示意图,请写出NO2CO反应的热化学方程式:____________________________

(2)如图2,在恒温、恒容的密闭容器中,通入一定量的N2O4发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH。

0~60 s时间段,反应速率v(N2O4)____ mol·L-1·s-1

温度升高,混合气体的颜色变深,ΔH____0(“>”“<”)。

改变条件重新达到平衡时,要使N2O4的体积分数变大,可采取的措施有____(填字母)。

a.向混合气体中通入N2O4 b.升高温度

c.向混合气体中通入NO2 d.使用高效催化剂

(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2,发生反应的化学方程式为2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O。含0.2 mol NaOH的水溶液与0.2 mol NO2恰好完全反应得1 L溶液A,溶液B0.1 mol·L-1CH3COONa溶液。

①A、B两溶液中c(NO3-)、c(NO2-)c(CH3COO-)由大到小的顺序为_________________

(HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4 mol·L-1,CH3COOH的电离常数Ka=1.7×10-5 mol·L-1)。

可使A、B两溶液的pH相等的方法是____(填字母)。

a.向溶液A中加适量水 b.向溶液A中加适量NaOH

c.向溶液B中加适量水 d.向溶液B中加适量NaOH

(4)铜既能与稀硝酸反应,也能与浓硝酸反应,当铜与一定浓度硝酸反应时,可将化学方程式表示为Cu+HNO3Cu(NO3)2+NO↑+NO2↑+H2O(方程式未配平)。0.6 mol Cu被硝酸完全溶解后,如果得到的NONO2物质的量相同,则参加反应的硝酸的物质的量为____

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