Question

鎳電池廣泛應(yīng)用于混合動力汽車系統(tǒng)，電池使用后廢舊電極材料由Ni（OH）₂、Fe₂O₃以及碳粉組成，某興趣小組設(shè)計的利用該廢舊電池電極材料制備氫氧化高鎳[Ni（OH）₂]的實驗流程如圖所示（已知K_甲[Fe（OH）₃]=4.0×10^-14，K_甲[Fe（OH）₃]=2.0×10^-15）：

（1）殘渣的成分是

 

．
（2）濾液Ⅰ中含有的金屬陽離子有

 

．
（3）步驟①②③中均需要的實驗操作名稱是

 

，步驟②中調(diào)節(jié)PH的目的是

 

．
（4）步驟④中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：實驗設(shè)計題

分析：Ni（OH）₂、Fe₂O₃以及碳粉組成的混合物中加入鹽酸，只有碳粉不反應(yīng)，Ni（OH）₂、Fe₂O₃溶于鹽酸中得到的是氯化鎳和氯化鐵，向混合液中加入氧化鎳，調(diào)節(jié)pH可以使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去，向氯化鎳中加入氫氧化鈉可以得到Ni（OH）₂沉淀和氯化鈉溶液，在堿性環(huán)境下，Ni（OH）₂可以被氯氣氧化為Ni（OH）₃，規(guī)律可以得到產(chǎn)品Ni（OH）₃．
（1）Ni（OH）₂、Fe₂O₃以及碳粉組成的混合物中加入鹽酸，只有碳粉不反應(yīng)；
（2）Ni（OH）₂、Fe₂O₃溶于鹽酸中得到的是氯化鎳和氯化鐵和水；
（3）實現(xiàn)固體和液體分離的操作是過濾，在特定的堿性環(huán)境下，鐵離子可以轉(zhuǎn)化為沉淀而除去；
（4）氯氣具有氧化性，在堿性環(huán)境下，可以將Ni（OH）₂氧化．

解答： 解：Ni（OH）₂、Fe₂O₃以及碳粉組成的混合物中加入鹽酸，只有碳粉不反應(yīng)，Ni（OH）₂、Fe₂O₃溶于鹽酸中得到的是氯化鎳和氯化鐵，向混合液中加入氧化鎳，調(diào)節(jié)pH可以使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去，向氯化鎳中加入氫氧化鈉可以得到Ni（OH）₂沉淀和氯化鈉溶液，在堿性環(huán)境下，Ni（OH）₂可以被氯氣氧化為Ni（OH）₃，規(guī)律可以得到產(chǎn)品Ni（OH）₃，
（1）Ni（OH）₂、Fe₂O₃以及碳粉組成的混合物中加入鹽酸，Ni（OH）₂、Fe₂O₃溶于鹽酸中得到的是氯化鎳和氯化鐵的混合溶液，只有碳粉不反應(yīng)，過濾得到濾渣碳粉，故答案為：炭粉；
（2）Ni（OH）₂、Fe₂O₃溶于鹽酸中得到的是氯化鎳和氯化鐵，所以濾液Ⅰ中含有的金屬陽離子有Ni²⁺、Fe³⁺，故答案為：Ni²⁺、Fe³⁺；
（3）步驟①②③中都含有實現(xiàn)固體和液體分離的操作：過濾，氯化鎳和氯化鐵的混合液中加入氧化鎳，調(diào)節(jié)pH可以使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去，
故答案為：過濾；使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀而除去；
（4）氯氣具有氧化性，在堿性環(huán)境下，可以將Ni（OH）₂氧化，方程式為：2Ni（OH）₂+Cl₂+2OH^-═2Ni（OH）₃+2Cl^-，故答案為：2Ni（OH）₂+Cl₂+2OH^-═2Ni（OH）₃+2Cl^-．

點評：本題考查是一道物質(zhì)的分離和提純的實驗方案設(shè)計題，注意物質(zhì)的性質(zhì)是解題的關(guān)鍵，難度適中．