题目内容
【题目】某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质。部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示：
化学式 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Ni(OH)2 |
Ksp近似值 | 10-17 | 10-39 | 10-34 | 10-15 |
现用含镍废催化剂制备NiSO4·7H2O晶体，其流程图如图：
回答下列问题：
（1）滤液中的阴离子为_____。
（2）“酸浸”所使用的酸为_____。
（3）“净化除杂”是为了除铁，需加入H2O2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为__；一段时间后。溶液中有气泡出现，并放热．随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是__；然后调节pH就可使溶液中铁元素完全沉淀，若使其刚好沉淀完全（离子浓度为1.0×10-5mol/L），此时的pH=__（保留一位小数）
（4）“操作A”为_____、过滤、洗涤、干燥，即得产品。
（5）关于铁铝化合物的下列说法正确的是__(填序号)。
①配制FeCl3、AlCl3溶液时，均是先将固体FeCl3、AlCl3溶于较浓的盐酸，再用蒸馏水稀释到所需浓度
②FeCl2、FeCl3、Fe(OH)3均可以通过化合反应生成
③利用氯水和KSCN溶液可以检验FeCl3溶液中有无Fe2+
④加热蒸干Al2(SO4)3溶液残留固体的成分为Al2O3
【答案】AlO2-和OH- 稀硫酸（或H2SO4） H2O2+2Fe2++2H+=2H2O+2Fe3+ Fe3+催化H2O2分解产生O2 2.7 冷却结晶 ①②
【解析】
某含镍
废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、
、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质，工艺流程的目的是用含镍废催化剂制备
晶体，分析工艺流程，将含Ni废催化剂碱浸，Al和溶于碱生成
，进行过滤操作，则Fe、Ni及其他不溶于碱的杂质被过滤出，进行酸浸，则Fe和Ni溶于酸形成
和
，进行过滤操作，则不溶于酸的杂质被过滤出，滤液中主要含有和，净化除杂主要除去Fe元素得到Ni元素的溶液，经过后续处理得到晶体。
“碱浸”时Al和溶于碱生成，则发生反应的化学方程式为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O、
，同时为了保证“碱浸”彻底，所加NaOH过量，所以，滤液中的阴离子为：AlO2-和OH-，故答案为：AlO2-和OH-；
工艺流程最终目的是制备晶体，所以酸浸时所用的酸应为
，故答案为：；
更易形成
从而达到去除Fe元素的目的，所以，“净化除杂”需加入
溶液，将氧化为
，离子方程式为：H2O2+2Fe2++2H+=2H2O+2Fe3+，随着反应的进行，产生的Fe3+可能会催化过氧化氢分解成水和氧气，气泡就是氧气，结合题表中数据可知氢氧化铁的Ksp=10-39，恰好沉淀完全，即
时，有10-39=
，由Kw=c(H+)×C(OH-)得，c3(H+)=
=10-8，c(H+)=
=
×10-3，所以pH=-lg(×10-3)=3-
≈2.7,故答案为：H2O2+2Fe2++2H+=2H2O+2Fe3+；Fe3+催化H2O2分解产生O2；2.7 ；
溶液中存在
，经过加热浓缩和操作A得到晶体，则操作A为冷却结晶，故答案为：冷却结晶；
(5)①由于FeCl3、AlCl3会水解，为了抑制FeCl3、AlCl3水解，配制FeCl3、AlCl3溶液时，均是先将固体FeCl3、AlCl3溶于较浓的盐酸，再用蒸馏水稀释到所需浓度，①正确；
②2FeCl3+Fe=3FeCl2、2Fe+3Cl2
2FeCl3、4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3均是化合反应，②正确；
③Fe3+干扰Fe2+的检验，③错误；
④Al2(SO4)3+3H2O=2Al(OH)3+3H2SO4，硫酸抑制Al2(SO4)3水解，故加热蒸干Al2(SO4)3溶液残留固体的成分Al2(SO4)3，④错误；
故答案为：①②。
【题目】中科院一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，其反应如下：2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g) ΔH＞0
化学键 | H—H | C—H | C＝C | C—C |
E(kJ/mol) | a | b | c | d |
（1）已知相关化学键的键能如上表，甲烷制备乙烯反应的ΔH＝____________ (用含a、b、c、d的代数式表示)。
（2）T1温度时，向1 L的恒容反应器中充入2mol CH4 ，仅发生上述反应，反应过程中 0～15min CH4的物质的量随时间变化如图1，测得10～15min时H2的浓度为1.6mol/L。
①0～10min内CH4表示的反应速率为__________mol/(L·min)。
②若图1中曲线a、曲线b分别表示在温度T1时，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(CH4)变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是 ________ (填“a”或 “b”)。
③15min时，若改变外界反应条件，导致n(CH4)发生图1中所示变化，则改变的条件可能是_____________________________________(任答一条即可)。
（3）实验测得v正＝k正c2(CH4)，v逆＝k逆c(C2H4)·c2(H2)其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关，T1温度时k正与k逆的比值为______ (填数值)。若将温度由T1升高到T2，则反应速率增大的倍数v正____v逆(填“>”“＝”或“<”)，判断的理由是_________________ 。
（4）科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解。如图2所示，电解质是掺杂了 Y2O3与 ZrO2的固体，可在高温下传导O2－。
①C极的Pt为______ 极(填“阳”或“阴” )。
②该电池工作时负极反应方程式为_____________________。
③用该电池电解饱和食盐水，一段时间后收集到标况下气体总体积为112mL，则阴极区所得溶液在25℃时pH＝_______ (假设电解前后NaCl溶液的体积均为500mL)。
