Question

镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害。某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：①NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。②K (Ni(OH)): 5.0×10-16 ， K (NiC2O4): 4.0×10-10

回答下列问题：

（1）酸溶后所留残渣的主要成份 （填物质名称）。

（2）用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为____________________(填化学式)；用pH试纸测定某溶液pH的具体操作是 。

（3）写出加入Na2C2O4溶液后反应的化学方程式_____________________________。

（4）写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式 ，该反应的平衡常数为 。

（5）沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一 （填化学式）氧化生成Ni(OH)3 ，如何洗涤Ni(OH)3 沉淀？

。

 

Answer 1

（1）碳粉

（2）Fe(OH)3、Al(OH)3　把干燥pH试纸置于表面皿（或玻璃片）上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，待显色后立即与标准比色卡比对即可读数。

（3） NiCl2＋Na2C2O4==NiC2O4↓＋2NaCl

（4） NiC2O4 +2OH- Ni(OH)2＋C2O42- 8.0×105L.mol-1

（5） Cl2 往盛有Ni(OH)3 沉淀的漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流干后，再重复2~2次。

【解析】

试题分析：（1）由于电极材料是由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成的，因此在这些成分中不溶于酸的只有碳粉，所以酸溶后所留残渣为碳粉。

（2）酸溶后的溶液中含有Al3＋ 、Fe3＋ 、Ni2＋ 等金属离子，因此加入NiO主要是调节pH值使杂质离子Al3＋ 、Fe3＋ 沉淀，所以析出的沉淀为Fe(OH)3、Al(OH)3 。用pH试纸测定溶液pH值的操作是：把干燥pH试纸置于表面皿（或玻璃片）上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上，待显色后立即与标准比色卡比对即可读数。

（3）除去Al3＋ 、Fe3＋ 等杂质离子后的溶液为NiCl2 溶液，加入Na2C2O4溶液后又经过了过滤步骤，可以推测此步骤中反应有沉淀析出，因此发生的反应方程式为NiCl2＋Na2C2O4==NiC2O4↓＋2NaCl。

（4）加NaOH溶液到NiC2O4 沉淀中，根据已知条件中Ni(OH)、NiC2O4的溶度积，可以分析两种沉淀的溶解度较接近，因此此处应该是发生了沉淀的转化反应，所以方程式为NiC2O4 +2OH- Ni(OH)2＋C2O42- ，此转化方程式可由两沉淀的溶解平衡式结合而得：

①Ni(OH)2 = Ni2＋ +2OH- K(Ni(OH))= 5.0×10-16 ②NiC2O4 = Ni2＋ + C2O42- K(NiC2O4)=4.0×10-10 ，

由所求方程式可由②—①得，因此该式的平衡常数K= K(NiC2O4)/ K(Ni(OH))= 8.0×105L.mol-1 。

（5）过滤1后的滤液是氯化钠溶液，因此电解氯化钠溶液能得到氧化性的气体氯气。洗涤Ni(OH)3 沉淀的操作是：往盛有Ni(OH)3 沉淀的漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流干后，再重复2~3次。

考点：本题考查的是简单的化学工艺流程题，考查的操作较多。