Question

【题目】某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO47H2O．已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

沉淀物	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Al（OH）3	3.8	5.2
Fe（OH）3	2.7	3.2
Fe（OH）2	7.6	9.7
Ni（OH）2	7.1	9.2

（1）操作a应选用下列哪种方法或装置：_____

A. B. C. D.

（2）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是________

（3）“酸浸”时所加入的酸是________（填化学式）．

（4）加入H2O2时发生反应的离子方程式为________

（5）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是________

（6）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO47H2O），其原因可能是____（写出一点即可）．

（7）NiSO47H2O可用于制备镍氢电池（NiMH），镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型．NiMH中的M表示储氢金属或合金．该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni（OH）2+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为________．

Answer 1

【答案】 A 2Al+2OH﹣+2H2O═2AlO2－+3H2↑、Al2O3+2OH﹣═2AlO2－+H2O H2SO4 H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 5.2﹣7.1 H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足导致Fe2+未被完全氧化造成的 NiOOH+H2O+e﹣=Ni（OH）2+OH﹣

【解析】（1）A是过滤、B是蒸发、C是蒸馏、D是分液，由流程可得，操作a是过滤得到固体和滤液，故选A。

（2）铝具有两性能和强碱反应，氧化铝是两性氧化物能和强碱反应，而镍单质和铁及其氧化物不和碱反应，所以“碱浸”过程目的是除去铝及其氧化物，达到除去铝元素的目的，反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。

（3）“酸浸”时主要是溶解金属镍和铁单质及其氧化物，因为最终得到NiSO47H2O，加入的酸不能引入新杂质，故加入H2SO4进行酸浸。

（4）加入H2O2是为了氧化溶液中的Fe2+，使后续步骤从溶液中沉淀分离铁元素而不影响镍元素的存在，H2O2与Fe2+反应的离子方程式为：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O。

（5）根据图表中沉淀需要的溶液pH范围，加入H2O2氧化Fe2+为Fe3+后，调节溶液pH使Fe3+全部沉淀，而镍离子不沉淀，注意：前面除去Al元素的过程中可能使此时溶液中仍有少量Al3+，所以为了得到较纯净的硫酸镍溶液，pH应调控在5.2-7.1之间，以确保完全沉淀Al3+和Fe3+。

（6）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO47H2O），说明在加入氧化剂H2O2时未全部氧化Fe2+，则可能是H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足等原因造成的。

（7）NiMH电池放电过程中，正极上NiOOH得电子生成Ni(OH)2，则正极的电极反应式为：NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-。