题目内容
（Ⅰ）某化学兴趣小组的同学得上用下图所示实验装置进行实验（图中a、b、c表示止水夹）．
（1）请利用上述装置设计一个简单的实验验证Cl-和Br-的还原性强弱．
①选择合理的装置连接： → → （填字母编号）．
②选择所需的试剂： （填字母编号）．
a．固体氯化钠 b．固体二氧化锰 c．浓硫酸
d．浓盐酸 e．稀盐酸 f．溴化钠溶液
③实验现象及结论： ．
（Ⅱ）电极材料由Ni（OH）2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成．由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收并制备NiSO4?7H2O晶体，设计实验流程如下：
已知：①NiSO4易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+
②某温度下一些金属氢氧化物的KSP及析出理论pH如下表所示：
回答下列问题：
（1）根据上表数据判断操作2依次析出的沉淀I是 沉淀II是 （填化学式），pH1 pH2（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）操作1和操作2所用到的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为 ．
（3）“调节pH为2-3”的目的是 ；
（4）NiSO4在强碱溶溶中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料--NiOOH．该反应的离子方程式是 ．
（1）请利用上述装置设计一个简单的实验验证Cl-和Br-的还原性强弱．
①选择合理的装置连接：
②选择所需的试剂：
a．固体氯化钠 b．固体二氧化锰 c．浓硫酸
d．浓盐酸 e．稀盐酸 f．溴化钠溶液
③实验现象及结论：
（Ⅱ）电极材料由Ni（OH）2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成．由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收并制备NiSO4?7H2O晶体，设计实验流程如下：
已知：①NiSO4易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+
②某温度下一些金属氢氧化物的KSP及析出理论pH如下表所示：
| M（OH）n | Ksp | pH | |
| 开始沉淀 | 沉淀完全 | ||
| Al（OH）3 | 1.9×10-23 | 3.43 | 4.19 |
| Fe（OH）3 | 3.8×10-38 | 2.53 | 2.94 |
| Ni（OH）2 | 1.6×10-14 | 7.60 | 9.75 |
（1）根据上表数据判断操作2依次析出的沉淀I是
（2）操作1和操作2所用到的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为
（3）“调节pH为2-3”的目的是
（4）NiSO4在强碱溶溶中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料--NiOOH．该反应的离子方程式是
分析：（Ⅰ）验证Cl-和Br-的还原性强弱可根据反应Cl2+2Br-=2Cl-+Br2设计实验；
（Ⅱ）废旧镍电池电极材料由Ni（OH）2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成的，根据流程图，加入盐酸，其中碳粉不反应得到残渣．得到溶液A的推断，利用题中给的信息，NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+，推知A中含有被盐酸溶解生成的Ni2+、Fe3+、AI3+三种离子；
（1）由题给条件，金属氢氧化物的Kap及沉淀析出的理论pH，可知，在A溶液中加入NiO是为了调节溶液PH，使相应的铝离子、三价铁离子全部沉淀出，Ni2+在溶液B中．根据PH可以确定开始析出沉淀和全部沉淀的PH范围，先析出沉淀Ⅱ是Fe（OH）3，沉淀PH范围是2.53～2.94，然后析出沉淀Ⅲ是Al（OH）3，沉淀PH的范围3.43～4.19，所以PH1＜PH2；
（2）操作1和操作2是过滤操作，分离沉淀；
（3）依据图表数据分析，调节PH2-3蒸发结晶得到NiSO4?7H2O晶体，目的是得到较纯净的晶体；
（4）依据NiSO4在强碱溶溶中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料--NiOOH，次氯酸钠被还原为氯离子，结合电荷守恒、原子守恒写出．
（Ⅱ）废旧镍电池电极材料由Ni（OH）2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成的，根据流程图，加入盐酸，其中碳粉不反应得到残渣．得到溶液A的推断，利用题中给的信息，NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+，推知A中含有被盐酸溶解生成的Ni2+、Fe3+、AI3+三种离子；
（1）由题给条件，金属氢氧化物的Kap及沉淀析出的理论pH，可知，在A溶液中加入NiO是为了调节溶液PH，使相应的铝离子、三价铁离子全部沉淀出，Ni2+在溶液B中．根据PH可以确定开始析出沉淀和全部沉淀的PH范围，先析出沉淀Ⅱ是Fe（OH）3，沉淀PH范围是2.53～2.94，然后析出沉淀Ⅲ是Al（OH）3，沉淀PH的范围3.43～4.19，所以PH1＜PH2；
（2）操作1和操作2是过滤操作，分离沉淀；
（3）依据图表数据分析，调节PH2-3蒸发结晶得到NiSO4?7H2O晶体，目的是得到较纯净的晶体；
（4）依据NiSO4在强碱溶溶中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料--NiOOH，次氯酸钠被还原为氯离子，结合电荷守恒、原子守恒写出．
解答：解：（Ⅰ）①验证Cl-和Br-的还原性强弱可根据反应Cl2+2Br-=2Cl-+Br2设计实验，在A装置中制备氯气，生成的气体通入到装有溴化钠溶液的C中，最后剩余的氯气要用盛氢氧化钠溶液的装置E吸收多余的氯气，防止污染空气，合理的装置连接为A、C、E；
故答案为：A、C、E；
②试剂选择二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气，多余的氯气被氢氧化钠溶液吸收，试剂为bdf；
故答案为：bdf；
③依据实验设计，反应后生成黄绿色气体氯气，通入溴化钠溶液中，氯气氧化溴离子为单质溴，溶液变为橙色，证明氯气的氧化性大于氧化产物溴单质；如烧瓶中有黄绿色气体生成，试管中溶液由无色变为橙色，可证明氯气的氧化性强于溴，则Br-的还原性强于Cl-；
故答案为：烧瓶中有黄绿色气体生成，试管中溶液由无色变为橙色，可证明氯气的氧化性强于溴，则Br-的还原性强于Cl-；
（Ⅱ）（1）根据金属氢氧化物的Kap及沉淀析出的理论pH，结合流程图可知，先沉淀的是三价铁离子，沉淀pH范围是2.53～2.94，随后沉淀的是三价铝离子，沉淀pH的范围3.43～4.19，所以pH1＜pH2，析出的沉淀I是Fe（OH）3，沉淀II是Al（OH）3，故答案为：Fe（OH）3；Al（OH）3；＜；
（2）操作1和操作2所用到的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为漏斗，故答案为：漏斗；
（3））“调节pH为2-3”的目的是防止Ni2+水解，得到较纯净的晶体，故答案为：防止Ni2+水解；
（4）NiSO4在强碱溶溶中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料--NiOOH．该反应的离子方程式是：2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH+Cl-+H2O，
故答案为：2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH+Cl-+H2O．
故答案为：A、C、E；
②试剂选择二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气，多余的氯气被氢氧化钠溶液吸收，试剂为bdf；
故答案为：bdf；
③依据实验设计，反应后生成黄绿色气体氯气，通入溴化钠溶液中，氯气氧化溴离子为单质溴，溶液变为橙色，证明氯气的氧化性大于氧化产物溴单质；如烧瓶中有黄绿色气体生成，试管中溶液由无色变为橙色，可证明氯气的氧化性强于溴，则Br-的还原性强于Cl-；
故答案为：烧瓶中有黄绿色气体生成，试管中溶液由无色变为橙色，可证明氯气的氧化性强于溴，则Br-的还原性强于Cl-；
（Ⅱ）（1）根据金属氢氧化物的Kap及沉淀析出的理论pH，结合流程图可知，先沉淀的是三价铁离子，沉淀pH范围是2.53～2.94，随后沉淀的是三价铝离子，沉淀pH的范围3.43～4.19，所以pH1＜pH2，析出的沉淀I是Fe（OH）3，沉淀II是Al（OH）3，故答案为：Fe（OH）3；Al（OH）3；＜；
（2）操作1和操作2所用到的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为漏斗，故答案为：漏斗；
（3））“调节pH为2-3”的目的是防止Ni2+水解，得到较纯净的晶体，故答案为：防止Ni2+水解；
（4）NiSO4在强碱溶溶中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料--NiOOH．该反应的离子方程式是：2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH+Cl-+H2O，
故答案为：2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH+Cl-+H2O．
点评：本题考查了金属回收的基本方法、难溶电解质的溶解与沉淀应用、沉淀转化的条件，铝、铁、镍元素化合物的化学性质，离子的沉淀PH范围，物质的分离、提纯的方法，实验基本操作等．题目难度中等．
练习册系列答案
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