Question

【题目】碱式氧化镍（NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料，可用废镍催化剂（主要含Ni、Al，少量Cr、FeS等）来制备，其工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）“浸泡除铝”时，发生反应的化学方程式为___________。

（2）“溶解”时放出的气体为________（填化学式）。硫酸镍溶液可用于制备合成氨的催化剂ConNi(1-n)Fe2O4。如图表示在其他条件相同时合成氨的相对初始速率随催化剂中n值变化的曲线，由图分析可知Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是________________。

（3）“氧化”时，酸性条件下，溶液中的Fe2+被氧化为Fe3+，其离子方程式为。

（4）已知该条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

	开始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Ni2+	6.2	8.6
Fe2+	7.6	9.1
Fe3+	2.3	3．3
Cr3+	4.5	5.6

“调pH1”时，溶液pH范围为________；过滤2所得滤渣的成分________（填化学式）。

（5）写出在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH的化学方程式________________。

（6）含镍金属氢化物MH-Ni燃料电池是一种绿色环保电池，广泛应用于电动汽车。其中M代表储氢合金，MH代表金属氢化物，电解质溶液可以是KOH水溶液。它的充、放电反应为:xNi(OH)2+M MHx+xNiOOH；电池充电过程中阳极的电极反应式为________；放电时负极的电极反应式为________。

Answer 1

【答案】 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ H2和H2S Co2+ 2Fe2++ClO-+2H+ = 2Fe3++Cl-+H2O 5.6~6.2 Cr(OH)3和Fe(OH)3 4Ni(OH)2+O2 = 4NiOOH+2H2O Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O 、 MHx + xOH--xe- = M + xH2O

【解析】由流程可知，废镍催化剂(主要含Ni、Al，少量Cr、FeS等)加氢氧化钠碱浸，Al溶解：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，过滤得到固体含有Ni、Cr、FeS，加入稀硫酸酸浸溶解，溶液含有Ni2+、Fe2+、Cr2+，加入NaClO氧化亚铁离子为铁离子，加入Ni(OH)2调节溶液PH使Fe3+和Cr2+全部沉淀，镍离子不沉淀，过滤后调节溶液PH得到Ni(OH)2沉淀，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到NiSO47H2O晶体，在加热条件下与空气反应得到碱式氧化镍(NiOOH)。

(1)“浸泡除铝”时，发生反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；故答案为：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；(2)“溶解”时为Ni、Cr、FeS与稀硫酸反应，Ni+H2SO4═NiSO4+H2↑、Cr+H2SO4═CrSO4+H2↑、FeS+H2SO4═NiSO4+H2S↑；由图可知，随n值越大，合成氨的相对初始速率越大，而n增大，Co2+的比例增大，故Co2+的催化活性更高，故答案为：H2、H2S；Co2+；(3)“氧化1”时，酸性条件下，溶液中的Fe2+被NaClO氧化为Fe3+，其离子方程式为：ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+2H2O；故答案为：ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+2H2O；(4)加入Ni(OH)2调节溶液PH使Fe3+和Cr2+全部沉淀，镍离子不沉淀，故pH范围为5.6～6.2；故答案为：5.6～6.2；Cr(OH)2和Fe(OH)3；(5)在加热条件下Ni(OH)2与空气反应得到碱式氧化镍(NiOOH)，化学方程式为：4Ni(OH)2+O24NiOOH+2H2O；故答案为：4Ni(OH)2+O24NiOOH+2H2O；(6)阳极电极反应方程式为：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O；放电为原电池，负极失去电子，发生氧化反应，电极反应方程式为：MHx+xOH--xe-=M++xH2O，故答案为：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O；MHx+xOH--xe-=M++xH2O。