分析 含镍(Ni2+)废液为原料生产NiOOH,在含Ni+的废液中中加入碳酸钠溶液,过滤得到NiCO3沉淀,沉淀中加入硫酸溶解生成NiSO4,加入试剂调节溶液的pH使镍离子全部沉淀生成Ni(OH)2,在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH,
(1)确认Ni2+已经完全沉淀的实验方法是取上层清液,加入碳酸钠溶液观察是否有沉淀生成,判断镍离子是否全部沉淀;
(2)依据溶度积常数计算溶液中氢氧根离子浓度,结合离子积常数计算溶液中的氢离子浓度,pH=-lgc(H+);
(3)空气中加热Ni(OH)2和空气中氧气反应生成NiOOH和水;
(4)消耗KMnO4物质的量:0.01 mol•L-1×0.02L=2×10-4 mol,
与NiOOH反应后剩余的Fe2+物质的量:2×10-4 mol×5×(200÷20)=0.01 mol
Fe2+总物质的量:1.0 mol•L-1×0.1 L=0.1 mol
与NiOOH反应的Fe2+的物质的量:0.1 mol-0.01 mol=0.09 mol
得到n(NiOOH)=0.09 mol,计算得到NiOOH的质量,得到混合物中Ni(OH)2的质量,计算物质的量,依据xNiOOH•yNi(OH)2计算x和y的比值.
解答 解:含镍(Ni2+)废液为原料生产NiOOH,在含Ni+的废液中中加入碳酸钠溶液,过滤得到NiCO3沉淀,沉淀中加入硫酸溶解生成NiSO4,加入试剂调节溶液的pH使镍离子全部沉淀生成Ni(OH)2,在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH,
(1)确认Ni2+已经完全沉淀的实验方法是取上层清液,加入碳酸钠溶液观察是否有沉淀生成,判断镍离子是否全部沉淀,具体操作步骤为:静置,在上层清液中继续滴加1~2滴Na2CO3溶液,无沉淀生成;
故答案为:静置,在上层清液中继续滴加1~2滴Na2CO3溶液,无沉淀生成;
(2)已知Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15,欲使NiSO4溶液中残留c(Ni2+)≤2×10-5 mol•L-1,
Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)×c2(OH-)=2×10-15,c(OH-)=$\sqrt{\frac{2×10{\;}^{-15}}{2×10{\;}^{-5}}}$=10-5mol/L,c(H+)=$\frac{10{\;}^{-14}}{10{\;}^{-5}}$=10-9mol/L,pH=9;
c(Ni2+)≤2×10-5 mol•L-1,调节pH的范围是pH≥9;
故答案为:pH≥9;
(3)空气中加热Ni(OH)2和空气中氧气反应生成NiOOH和水,原子守恒配平书写化学方程式为:4Ni(OH)2+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NiOOH+2H2O,
故答案为:4Ni(OH)2+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NiOOH+2H2O;
(4)消耗KMnO4物质的量:0.01 mol•L-1×0.02L=2×10-4 mol
与NiOOH反应后剩余的Fe2+物质的量:2×10-4 mol×5×(200÷20)=0.01 mol
Fe2+总物质的量:1.0 mol•L-1×0.1 L=0.1 mol
与NiOOH反应的Fe2+的物质的量:0.1 mol-0.01 mol=0.09 mol
n(NiOOH)=0.09 mol
m(NiOOH)=91.7 g•mol-1×0.09 mol=8.253 g
n[Ni(OH)2]=$\frac{9.18g-8.253g}{92.7g•mol{\;}^{-1}}$=0.01 mol
x:y=n(NiOOH):n[Ni(OH)2]=0.09 mol:0.01 mol=9:1,
即x=9、y=1,
答:x、y的值分别为9、1.
点评 本题考查了物质分离方法和实验过程分析判断,溶度积常数和离子积常数的计算应用,注意流程的理解应用,掌握实验基础和物质性质是关键,题目难度中等.
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A. | ①② | B. | 只有① | C. | ②③ | D. | ①②④ |
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T(℃) | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
A. | 该反应为放热反应 | |
B. | 可测量容器总压变化来判定化学反应是否达到平衡 | |
C. | 若在某平衡状态时,c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),此时的温度为830℃ | |
D. | 达平衡时,浓度:c(CO2)=c(CO) |
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