Question

【题目】一种磁性材料的磨削废料(含镍质量分数约为21%)的主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍的工艺流程如下：

回答下列问题：

⑴合金中的镍难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸，反应生成的气体只有N2。写出金属镍溶解的离子方程式：_______。

⑵“除铁”时H2O2的作用是__________，为了证明添加的H2O2已足量，应选择的试剂是__________(填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”)溶液。

⑶“除铜”时，反应的离子方程式为__________，若用Na2S代替H2S除铜，优点是__________。

⑷已知除杂过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量为理论用量的1.1倍，用量不宜过大的原因是__________。

⑸镍氢电池已成为混合动力汽车的主要电池类型，其工作原理如下：M + Ni(OH)2MH + NiOOH(式中M为储氢合金),写出电池放电过程中正极的电极反应式：__________。

⑹已知黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点。某研究小组为测定黄钠铁矾的组成，进行了如下实验：

步骤Ⅰ.称取4.850g黄钠铁矾样品，加盐酸完全溶解后，配成100.00mL溶液A；

步骤Ⅱ.量取25.00mL溶液A，加入足量的KI，用0.2500 mol·L－1的Na2S2O3溶液进行滴定(反应为I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 )，滴定至终点时消耗30.00mL Na2S2O3溶液。

步骤Ⅲ另取25.00mL溶液A，加足量BaCl2溶液充分反应后，过滤、洗涤、干燥后得沉淀1.165g。

①用Na2S2O3溶液进行滴定时，使用的指示剂为__________，滴定达到终点时的颜色变化为__________。

②黄钠铁矾的化学式为 __________。

Answer 1

【答案】5Ni+12H++2NO3－= 5Ni2++N2↑+6H2O 将Fe2+氧化为Fe3+ 铁氰化钾 H2S+Cu2+=CuS↓+2H+ 无易挥发污染性气体H2S产生 过量的F－会生成氢氟酸腐蚀陶瓷容器 NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－ 淀粉溶液 当溶液蓝色恰好褪去，且半分钟内不再恢复 NaFe3(SO4)2(OH)6

【解析】

⑴已知Ni难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还边搅拌边缓慢加入了稀硝酸生成N2和Ni2+；

⑵H2O2具有氧化性，“除铁”时加入H2O2可将“酸溶”后溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；为证明添加的H2O2已足量，主要验证亚铁离子反应完全，选择铁氰化钾溶液进行检验；

⑶据流程图可知，“除铜”时加入的沉淀剂为H2S，用Na2S代替H2S除铜，不产生易挥发污染性气体H2S；

⑷已知除杂过程在陶瓷容器中进行，除铜后的滤液应显酸性，若NaF的用量过大，过量的F－会生成氢氟酸腐蚀陶瓷容器；

⑸镍氢电池放电时，正极上NiOOH得电子发生还原反应，再写出电极反应式；

⑹①滴定过程中，有碘单质参与反应，故应选择淀粉溶液做指示剂；

②建立关系式先求出n(Fe3+)，再根据沉淀得出硫酸根的物质的量，再求出m(Na+)+m(OH－)质量，根据化合价代数和为0可得，得n(Na+)、n(OH－)，最后求出答案。

⑴已知Ni难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还边搅拌边缓慢加入了稀硝酸，反应有N2生成，则Ni溶解的离子方程式：5Ni+12H++2NO3－= 5Ni2++N2↑+6H2O；

故答案为：5Ni+12H++2NO3－= 5Ni2++N2↑+6H2O；

⑵H2O2具有氧化性，“除铁”时加入H2O2可将“酸溶”后溶液中的Fe2+氧化为Fe3+。为证明添加的H2O2已足量，可选择铁氰化钾溶液进行检验：若H2O2用量不足，溶液中残余的Fe2+会与铁氰化钾溶液反应产生蓝色沉淀；反之可说明H2O2足量；

故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；铁氰化钾；

⑶据流程图可知，“除铜”时加入的沉淀剂为H2S，对应的离子方程式为H2S+Cu2+=CuS↓ + 2H+；若用Na2S代替H2S除铜，不产生易挥发污染性气体H2S；

故答案为：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+；不产生易挥发污染性气体H2S；

⑷已知除杂过程在陶瓷容器中进行，且据流程图可知除铜后的滤液应显酸性，所以若NaF的用量过大，过量的F－会生成氢氟酸腐蚀陶瓷容器；

故答案为：过量的F－会生成氢氟酸腐蚀陶瓷容器；

⑸镍氢电池放电时，正极上NiOOH得电子发生还原反应，电极反应式为NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－；

故答案为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－；

⑹①滴定过程中，有碘单质参与反应，故应选择淀粉溶液做指示剂；滴定达到终点时的颜色变化为：溶液蓝色恰好褪去，且半分钟内不再恢复；

故答案为：淀粉溶液；当溶液蓝色恰好褪去，且半分钟内不再恢复；

②加入足量的KI，反应为2Fe3++2I－= 2Fe2++I2，根据I2＋2Na2S2O3＝2NaI＋Na2S4O6得出关系式为：Fe3+~Na2S2O3，则100.00mL中n(Fe3+)=0.25mol/L×0.03L×10 = 0.03mol；1.165g为硫酸钡，则100.00mL中，则y：m=3：2，m(Fe3+)+m(SO42－) =1.68g+1.92g = 3.6g，m(Na+)+m(OH－)=4.850g－3.6g=1.25g，根据化合价代数和为0可得，n(Na+)+n(OH－)=0.07mol，解得n(Na+)=0.01mol，n(OH－) =0.06mol，则x：y：m：n=1:3:2:6，故黄钠铁矾的化学式为NaFe3(SO4)2(OH)6；

故答案为：NaFe3(SO4)2(OH)6。