Question

【题目】镍粉常用于各种高光泽装饰漆和塑料生产，也常用作催化剂。

I、【镍粉制备】：

工业用电解镍新液（主要含NiSO4、NiCl2）制备碱式碳酸镍晶体xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O，并利用其制备镍粉的流程如下：

（1）反应器中的一个重要反应为3NiSO4 + 3Na2CO3 + 2H2O = NiCO3·2Ni(OH)2 +3Na2SO4 + 2X，X的化学式为______。

（2）物料在反应器中反应时需要控制反应条件。

分析下图，反应器中最适合的温度及pH分别为______℃、______。

（3）生产中，pH逐渐增加，生成Ni(OH)2含量也相对增加，则生成的碱式碳酸镍晶体中，镍的含量将______（填“升高”、“降低”或“不变”）。

（4）操作1的名称是_______________，实验室完成此操作，需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒及_________，其中玻璃棒的作用是_____。

（5）固体洗涤时，需用纯水洗涤，检验其洗涤干净的试剂是______。

（6）气体Y是空气中含量最多的气体，其是______（填名称）。

（7）操作2含过滤、水洗、95％酒精浸泡、晾干等操作，其中用95％酒精浸泡的目的是______。

II、【测定碱式碳酸镍晶体的组成】：为测定碱式碳酸镍晶体（xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O）组成，某小组设计了如下实验方案及装置：

【资料卡片】：

①碱式碳酸镍晶体受热会完全分解生成NiO、CO2及H2O。

②400℃左右，NiO会氧化生成Ni2O3。

③碱石灰是NaOH及CaO的混合物，可以吸收CO2和H2O。

【实验步骤】：

①______；②准确称取3.77g xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O放在B装置中，连接仪器；③打开弹簧夹a，鼓入一段时间空气，称量装置C、D的质量；④关闭弹簧夹a，加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出；⑤打开弹簧夹a，______；⑥准确称量装置C、D的质量；⑦根据数据进行计算（相关数据如表）。

	装置C / g	装置D / g	装置E / g
加热前	200.00	180.00	180.00
加热后	201.08	180.44	180.00

【实验分析及数据处理】：

（8）完善实验步骤中的填空：①______；⑤______。

（9）计算xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O中x：y：z的值______。

（10）左侧通空气的目的是______、______。

【实验反思】：

（11）实验结束后，称得装置B中残留固体质量为2.33g。请通过计算确定残留固体的组成及各成分的质量（写出计算过程，精确到小数点后两位）_____。

Answer 1

【答案】 CO2 55 8.3 升高 过滤 漏斗 引流 BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液或Ba(OH) 2溶液 氮气 便于快速晾干 检查装置气密性 缓缓通空气一段时间 1:2:4 排尽装置中原有的CO2和水蒸气 将装置B中的CO2和水蒸气完全排出 残留固体为NiO和Ni2O3的混合物，剩余NiO质量为1.5g，生成Ni2O3 0.83g

【解析】I、（1）根据质量守恒定律反应，前后原子的总类和数目不变，

3NiSO4 + 3Na2CO3 + 2H2O = NiCO3·2Ni(OH)2 +3Na2SO4 + 2X，

反应前：Ni：3 反应后：Ni：3

S：3 S：3

O：23 O：17

H：4 H：4

C：3 C：1

所以X为：CO2

（2）反应器中杂质的含量越低越好，所以最适合的温度为55，最适合的pH为8.3；

（3）在NiCO3中镍的含量小于Ni(OH)2中镍的含量，生产中，pH逐渐增加，生成Ni(OH)2含量也相对增加，NiCO3的含量相对减小，则生成的碱式碳酸镍晶体中，镍的含量将升高。

（4）操作1将固体和液体分开，所以操作1为过滤，过滤过程中需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒及漏斗，玻璃棒起到引流的作用；

（5）洗涤的目的是将碱式碳酸镍晶体表面的硫酸钠溶液等除去，检验其洗涤的是否干净，即检查是否有硫酸根离子，可加入BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液或Ba(OH) 2溶液，观察是否生成不溶于硝酸的沉淀；

（6）空气中含量最多的气体是氮气；

（7）用95％酒精浸泡的目的是使固体表面的水分分散到酒精中，便于固体快速晾干；

II、（8）做有关气体的制取和性质实验前，应先检查装置的气密性，加热后，为了将碱式碳酸镍晶体受热会完全分解生成的CO2及H2O完全被装置C、D吸收，缓缓通一段时间除去水分和二氧化碳的空气；

（9）装置C增加的质量（1.08g）为生成水的质量，装置D增加的质量（0.44g）为生成二氧化碳的质量；所以NiO的质量为3.77g-1.08g-0.44g=2.25g

xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O（x+y）NiO+xCO2↑+（y+z）H2O

75（x+y） 44x 18（y+z）

2.25g 0.44g 1.08g

所以 ， ， ，

解得：x：y：z=1:2:4

（10）实验开始前左侧通空气的目的是排尽装置中原有的CO2和水蒸气；实验完毕时左侧通空气的目的是将装置B中的CO2和水蒸气完全排出 ；

（11）NiCO3·2Ni(OH)2 ·4H2O ~ 3NiO ~ 3Ni ~ 3O

377 225 177 48

3.77g 2.25g 1.77g 0.48g

∵ 装置B中残留固体质量为2.33g

∴ 残留固体中O元素质量为2.33g – 1.77g = 0.56g ，大于0.48g

残留固体中Ni、O元素质量比为1.77g：0.56g = 177:56

而NiO及Ni2O3中Ni、O元素质量比分别为177:48、177:72，故残留固体为NiO和Ni2O3的混合物。

残留固体质量增加2.33g – 2.25g = 0.08g，是和NiO反应的O2质量

设与氧气反应的NiO质量为x 生成的Ni2O3质量为y

4 NiO + O22Ni2O3

300 32 332

x 0.08g y

x=0.75g y=0.83g

剩余NiO质量为2.25g – 0.75g = 1.5g，生成Ni2O3 0.83g。