题目内容
【题目】含镍(Ni)质量分数约20%废料，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，工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)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，反应有N2生成。写出金属镍溶解的化学方程式______________________
(2)“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_______________ (填序号：“①铁氰化钾K3[Fe(CN)6]”或“②硫氰化钾KSCN”)溶液．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，则x：y：m：n=1：____：2：6
(3)“除铜”时，反应的离子方程式为________________
(4)已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10，当加入过量NaF“除钙镁”后，所得滤液中
________________(保留1位小数)。已知除杂过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量不宜过大的原因是__________
(5)100kg废料经上述工艺制得Ni(OH)2固体的质量为31kg，则镍回收率为______________(保留1位小数)
(6)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)2
MH+NiOOH(式中M为储氢合金)。写出电池充电过程中阳极的电极反应式___________
【答案】5Ni+5H2SO4+2HNO3=5NiSO4+N2↑+6H2O 将Fe2+成氧化成Fe3+ ① 3 H2S+Cu2+=CuS↓+2H+ 0.7 过量的F-在酸性条件下会腐蚀陶瓷容器 98.3% Ni(OH)2+OH-—e-=NiOOH+H2O
【解析】
含镍质量分数约20%的废料，主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物，加入硫酸和硝酸酸溶，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，溶解Ni反应有N2生成，过滤除去废渣，滤液中加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入碳酸钠调节溶液pH除去铁离子，过滤得到滤渣和滤液，滤液中加入H2S沉淀铜离子，过滤得到滤液中加入NaF用来除去镁离子和钙离子，过滤得到滤液中主要是镍离子，加入氢氧化钠溶液沉淀镍离子生成氢氧化镍固体。
（1）镍和硝酸反应生成镍离子、氮气和水，结合原子守恒、电子守恒配平书写化学方程式；
（2）过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，便于除去，加入Na2CO3除去Fe3+，不沉淀其他金属离子，利用铁氰化钾和亚铁离子结合生成蓝色溶液检验亚铁离子是否被完全氧化；由题给信息，黄钠铁矾[NaxFey（SO4）m（OH）n]元素化合价代数和为0；
（3）硫化氢和铜离子反应生成难溶于酸的硫化铜沉淀；
（4）利用溶度积计算溶液中Mg2+、Ca2+的浓度之比，NaF的用量不宜过大是因为，过量氟化钠会在酸性溶液中生成氟化氢，陶瓷容器中的二氧化硅会和氟化氢反应；
（5）废料含镍质量分数约20%，100kg废料经上述工艺制得Ni（OH）2固体的质量为31kg，依据镍元素守恒计算回收得到镍和原来镍的质量，计算回收率；
（6）阳极上Ni（OH）2失电子生成NiOOH。
含镍质量分数约20%的废料，主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物，加入硫酸和硝酸酸溶，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，溶解Ni反应有N2生成，过滤除去废渣，滤液中加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入碳酸钠调节溶液pH除去铁离子，过滤得到滤渣和滤液，滤液中加入H2S沉淀铜离子，过滤得到滤液中加入NaF用来除去镁离子和钙离子，过滤得到滤液中主要是镍离子，加入氢氧化钠溶液沉淀镍离子生成氢氧化镍固体。
（1）镍和硝酸反应生成镍离子、氮气和水，结合原子守恒、电子守恒配平书写化学方程式为：5Ni+5H2SO4+2HNO3=5NiSO4+N2↑+6H2O，
故答案为：5Ni+5H2SO4+2HNO3=5NiSO4+N2↑+6H2O。
（2）“除铁”时H2O2的作用是：过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，便于除去，为了证明添加的H2O2已足量，应选择的试剂是利用铁氰化钾和亚铁离子结合生成蓝色溶液检验亚铁离子是否被完全氧化；再加入Na2CO3使Fe3+生成黄钠铁矾而除去，黄钠铁矾[NaxFey（SO4）m（OH）n]中铁元素化合价为+3价，元素化合价代数和为0，x+3y-2m-n=0，得到x+3y=2m+n，x：y：m：n=1：p：2：6，则p=3，
故答案为：将亚铁离子氧化为铁离子；①；3。
（3）硫化氢和铜离子反应生成难溶于酸的硫化铜沉淀，反应的离子方程式为：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+，
故答案为：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+。
（4）所得滤液中
=
=
=
=0.7，NaF的用量不宜过大是因为，过量氟化钠会在酸性溶液中生成氟化氢，陶瓷容器中的二氧化硅会和氟化氢反应，生成氢氟酸会腐蚀陶瓷容器，
故答案为：0.7；过量的F-离子生成氢氟酸会腐蚀陶瓷容器；
（5）废料含镍质量分数约20%，100kg废料经上述工艺制得Ni（OH）2固体的质量为31kg，废料中镍元素质量=100kg×20%=20kg，反应生成镍元素质量=31÷93×59kg，则镍回收率的计算式=(31÷93×59)kg÷20kg×100%=98.3%，
故答案为：98.3%。
（6）镍氢电池充电时的反应为M+Ni（OH）2=MH+NiOOH，充电过程中阳极的电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O，故答案为：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O。
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【题目】（1）钠米材料二氧化钛（TiO2）具有很高的化学活性，可做性能优良的催化剂。工业上二氧化钛的制备是：
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物质 | 熔点 | 沸点 |
SiCl4 | -70℃ | 57.6℃ |
TiCl4 | -25℃ | 136.5℃ |
I. 将干燥后的金红石（主要成分TiO2，主要杂质SiO2）与碳粉混合装入氯化炉中，在高温下通入Cl2反应制得混有SiCl4杂质的TiCl4。
II. 将SiCl4分离，得到纯净的TiCl4。
III. 在TiCl4中加水、加热，水解得到沉淀TiO2·xH2O。
IV. TiO2·xH 2O高温分解得到TiO2。
①TiCl4与SiCl4在常温下的状态是________。II中所采取的操作名称是_______。
②III中反应的化学方程式是____________________________________________。
③如IV在实验室完成，应将TiO2·xH2O放在________（填仪器编号）中加热。
（2）根据废水中所含有害物质的不同，工业上有多种废水的处理方法。
①废水I若采用CO2处理，离子方程式是________________。
②废水Ⅱ常用明矾处理。实践中发现废水中的c(HCO
)越大，净水效果越好，这是因为______________。
③废水III中的汞元素存在如下转化（在空格上填相应的化学式）：Hg2++______=CH3Hg++H+，我国规定，Hg2+的排放标准不能超过0.05 mg／L。若某工厂排放的废水1 L中含Hg2+ 3×10-7mo1，是否达到了排放标准__（填“是”或“否”）。
④废水Ⅳ常用C12氧化CN—成CO2和N2，若参加反应的C12 与CN-的物质的量之比为5︰2，则该反应的离子方程式为__________。