Question

【題目】鎳電池廣泛應用于混合動力汽車系統(tǒng)，電極材料由Ni(OH)2、碳粉和氧化鐵等涂在鋁箔上制成。由于電池使用后電極材料對環(huán)境有危害，某興趣小組對該電池電極材料進行回收研究，設計實驗流程如下：

已知：a.NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。

b．某溫度下一些金屬氫氧化物的Ksp及開始沉淀和完全沉淀時的理論pH如表所示：

M(OH)n	Ksp	pH
		開始沉淀	沉淀完全
Al(OH)3	1.9×10－33	3.43	4.19
Fe(OH)3	3.9×10－38	2.53	2.94
Ni(OH)2	1.6×10－14	7.60	9.75

回答下列問題：

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷步驟②依次析出的沉淀Ⅱ______和沉淀Ⅲ______(填化學式)，則pH1___pH2(填“＞”、“＝”或“＜”)，控制兩種沉淀析出可利用______(填序號)。

A．pH試紙 B．石蕊指示劑 C．pH計

（2）已知溶解度：NiC2O4＞NiC2O4H2O＞NiC2O42H2O，則步驟③的化學方程式是______。步驟③后，過濾沉淀所需的玻璃儀器有_____________________。

（3）試寫出步驟⑥的離子方程式____________________________________。

Answer 1

【答案】Fe(OH)3Al(OH)3<CNiCl2＋Na2C2O4＋2H2O=NiC2O4·2H2O↓＋2NaCl漏斗、玻璃棒和燒杯2Ni(OH)2＋2OH－＋Cl2=2Ni(OH)3＋2Cl－

【解析】

廢舊鎳電池電極材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成的，根據(jù)流程圖，加入鹽酸，其中碳粉不反應得到殘渣和溶液A，利用題中給的信息，NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+，推知A中含有被鹽酸溶解生成的Ni2+、Fe3+、Al3+三種離子；由題給條件，金屬氫氧化物的Ksp及沉淀析出的理論pH可知，在A溶液中加入NiO是為了調節(jié)溶液pH，使相應的鋁離子、三價鐵離子全部沉淀析出，Ni2+在溶液B中。流程中得到的B溶液中主要是Ni2+，加入Na2C2O4溶液，生成了沉淀Ⅰ和D，已知溶解度：NiC2O4＞NiC2O4H2O＞NiC2O42H2O，所以生成的沉淀Ⅰ為NiC2O42H2O。沉淀中加入氫氧化鈉溶液，根據(jù)Ni(OH)2開始沉淀到全部沉淀的pH范圍為7.60～9.75，加入過量氫氧化鈉溶液能使沉淀NiC2O42H2O轉化為Ni(OH)2，所以C為沉淀Ni(OH)2。D溶液主要是氯化鈉溶液，電解氯化鈉溶液在陽極得到氯氣，陰極得到氫氣，所以E氣體是氯氣，根據(jù)流程圖中的轉化關系，沉淀C和氯氣能生成Ni(OH)3，據(jù)此解答。

（1）根據(jù)pH可以確定開始析出沉淀和全部沉淀的pH范圍，先析出沉淀Ⅱ是Fe(OH)3，沉淀pH范圍是2.53～2.94，然后析出沉淀Ⅲ是Al(OH)3，沉淀pH的范圍3.43～4.19，所以pH1＜pH2�？刂苾煞N沉淀析出必須準確測定溶液pH，所以用pH計測定，答案選C。

（2）由溶解度：NiC2O4＞NiC2O4H2O＞NiC2O42H2O和流程中的變化可知沉淀為溶解度小的NiC2O42H2O，則步驟③的化學方程式是NiCl2＋Na2C2O4＋2H2O＝NiC2O4·2H2O↓＋2NaCl。步驟③后，過濾沉淀所需的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯。

（3）根據(jù)鎳元素化合價變化由+2升高到+3，結合氧化還原反應的規(guī)律可知步驟⑥的離子方程式為2Ni(OH)2＋2OH－＋Cl2＝2Ni(OH)3＋2Cl－。