Question

【題目】元素周期表中的28號(hào)元素Ni有重要的用途，它有良好的耐高溫、耐腐蝕、防銹功能，在電池、催化劑方面也有廣泛應(yīng)用。工業(yè)上以硫化鎳礦(含少量雜質(zhì)硫化銅、硫化亞鐵)為原料制備并精制鎳的基本流程如下：

已知：電極電位(E)能體現(xiàn)微粒的氧化還原能力強(qiáng)弱，如：

H2-2e-=2H+ E=0.00V Cu-2e-=Cu2+ E=0.34V

Fe-2e-=Fe2+ E=-0.44V Ni-2e-=Ni2+ E=-0.25V

(1)鎳在周期表中的位置為_______________________________。

(2)高鎳礦破碎細(xì)磨的作用______________________________________。

(3)焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)可以用光潔無(wú)銹的鎳絲代替鉑絲蘸取化學(xué)試劑灼燒，原因是______________________。

(4)造渣除鐵時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式___________________________________（產(chǎn)物以氧化形式表示)。

(5)電解制粗鎳時(shí)陽(yáng)極發(fā)生的主要電極反應(yīng)式_____________________________________。

(6)工業(yè)上由NiSO4溶液制得Ni(OH)2后，再滴加NaC1O溶液，滴加過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________。

(7)電解精煉鎳的過(guò)程需控制pH為2～5，試分析原因______________________________，陽(yáng)極泥的成分為________________(寫名稱)。

Answer 1

【答案】第四周期Ⅷ族 增大接觸面積，提高浮選率 鎳的焰色反應(yīng)呈無(wú)色，不影響其他金屬元素的焰色 2FeO+SiO2 2FeOSiO2 NiS-2e-=Ni2++S 2Ni(OH)2+ClO-+H2O=2Ni(OH)3+Cl-( 2Ni(OH)2+ClO-+OH-=2NiO (OH) +Cl--+H2O) pH<2時(shí)，c(H+)大，容易在陽(yáng)極放電；pH>5時(shí)，c(OH-)大，鎳離子容易沉淀 銅

【解析】

根據(jù)金屬元素在電解過(guò)程的中放電順序分析電解反應(yīng)。

（1）鎳是28號(hào)元素，根據(jù)電子排布規(guī)律分析，其在第四周期Ⅷ族；

（2）高鎳礦破碎細(xì)磨是為了增大接觸面積，提高浮選率；

（3）焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是觀察某些金屬元素灼燒時(shí)的顏色，可以用光潔無(wú)銹的鎳絲代替鉑絲蘸取化學(xué)試劑灼燒，說(shuō)明鎳的焰色反應(yīng)呈無(wú)色，不影響其他金屬元素的焰色；

（4）根據(jù)流程分析，硫化亞鐵在溶煉時(shí)轉(zhuǎn)化為FeO和SO2，加入二氧化硅除鐵時(shí)，FeO轉(zhuǎn)化為Fe2SiO4，故方程式為：2FeO+SiO2 2FeOSiO2；

（5）電解制粗鎳時(shí)，陽(yáng)極上硫化鎳失去電子生成鎳離子和硫，陰極是鎳離子得到電子生成鎳單質(zhì)，陽(yáng)極反應(yīng)為：NiS-2e-=Ni2++S；

（6）Ni(OH)與 NaC1O溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鎳元素化合價(jià)升高為+3價(jià)，氯元素化合價(jià)降低到-1價(jià)，根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒得方程式為：2Ni(OH)2+ClO-+H2O=2Ni(OH)3+Cl-或2Ni(OH)2+ClO-+OH-=2NiO (OH) +Cl--+H2O；

（7電解硫酸鎳溶液時(shí)需要考慮離子的放電順序，當(dāng)氫離子濃度較大時(shí)是氫離子放電不是鎳離子放電，即pH<2時(shí)，c(H+)較大，容易在陽(yáng)極放電；但當(dāng)溶液的酸性很弱時(shí)，即pH>5時(shí)，c(OH-)較大，鎳離子容易沉淀。由電極電位的數(shù)據(jù)可知，鎳比銅活潑，電解精煉時(shí)，陽(yáng)極上鎳失去電子，銅不能失去電子，銅轉(zhuǎn)化為陽(yáng)極泥。