题目内容
[选修2-化学与技术]
三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料.工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4?2H2O),再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍.已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水.根据工艺流程示意图回答问题.
(1)操作1为 ;
(2)生产过程中多次进行过滤,实验室进行过滤操作中需用到玻璃棒,下列实验操作中,玻璃棒的作用完全相同的是 (填选项字母);
①配制0.1mol/L的H2SO4溶液
②测定Na2CO3溶液的pH
③用KI淀粉试纸检验溶液中氧化性离子
④加热食盐溶液制备NaCl晶体
⑤配制20%的KNO3溶液
A.①⑤B.②③C.④⑤D.①④
(3)加入H2O2发生的主要反应的离子方程式为 ;加入Na2CO3溶液调pH至4.0?4.5,其目的为 ;加入NH4F后除掉的杂质是 ;
(4)草酸镍(NiC2O4?2H2O)在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧三小时,制得Ni2O3,同时获得混合气体.草酸镍受热分解的化学方程式为 ;
(5)工业上还可用电解法制取Ni2O3.用NaOH溶液调节NiCl2溶液的pH至7.5,加入适量Na2SO4后采用惰性电极电解.电解过程中产生的Cl2有80%在弱碱性条件下生成ClO-,再把二价镍氧化为三价镍.ClO-氧化Ni(OH)2生成Ni2O3的离子方程式为 .a mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过电子的物质的量为 ;
(6)电解法制取Ni2O3的实际过程中,有时获得一种结晶水合物,巳知含1mol Ni的该物质中含有0.5mol结晶水.取该化合物20.2g进行充分加热,获得Ni2O3固体和0.2mol水,则该结晶水合物的化学式为 .
三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料.工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4?2H2O),再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍.已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水.根据工艺流程示意图回答问题.
(1)操作1为
(2)生产过程中多次进行过滤,实验室进行过滤操作中需用到玻璃棒,下列实验操作中,玻璃棒的作用完全相同的是
①配制0.1mol/L的H2SO4溶液
②测定Na2CO3溶液的pH
③用KI淀粉试纸检验溶液中氧化性离子
④加热食盐溶液制备NaCl晶体
⑤配制20%的KNO3溶液
A.①⑤B.②③C.④⑤D.①④
(3)加入H2O2发生的主要反应的离子方程式为
(4)草酸镍(NiC2O4?2H2O)在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧三小时,制得Ni2O3,同时获得混合气体.草酸镍受热分解的化学方程式为
(5)工业上还可用电解法制取Ni2O3.用NaOH溶液调节NiCl2溶液的pH至7.5,加入适量Na2SO4后采用惰性电极电解.电解过程中产生的Cl2有80%在弱碱性条件下生成ClO-,再把二价镍氧化为三价镍.ClO-氧化Ni(OH)2生成Ni2O3的离子方程式为
(6)电解法制取Ni2O3的实际过程中,有时获得一种结晶水合物,巳知含1mol Ni的该物质中含有0.5mol结晶水.取该化合物20.2g进行充分加热,获得Ni2O3固体和0.2mol水,则该结晶水合物的化学式为
分析:(1)镍废料中主要是镍、铁、钙、镁合金为主,操作Ⅰ是酸溶后过滤,溶解金属,除去不溶物;
(2)①配制O.1mol/L的H2SO4溶液,搅拌引流作用;
②测定Na2CO3溶液的pH,玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上测定;
③用KI淀粉试纸检验溶液中氧化性离子,玻璃棒蘸取溶液滴在KI淀粉试纸上测定;
④加热食盐溶液制备NaCl晶体,玻璃棒搅拌避免局部受热固体飞溅;
⑤配制20%的KNO3溶液,玻璃棒搅拌加速溶解;
(3)过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,依据电荷守恒和原子守恒,加入Na2CO3溶液调pH至4.0?4.5,促进铁离子水解形成氢氧化铁沉淀;氟化钙、氟化镁难溶于水;
(4)草酸镍(NiC2O4?2H2O)在热空气中干燥脱水后生成NiC2O4,NiC2O4再发生氧化还原反应(Ni由+2价升高到+3价,则C由+3价降低到+2价,题中要求生成混合气体,则另一气体为CO2)生成Ni2O3、CO、CO2,再利用化合价升降相等配平;
(5)Cl由+1价降低到-1价,Ni由+2价升高到+3价,利用化合价升降相等可配平ClO-、Ni(OH)2、Cl-、Ni2O3的系数,再利用H原子守恒配平水的系数,最后可利用O原子检查配平是否正确;依据化学方程式和元素守恒计算得到;
(6)依据(5)计算和原子守恒分析写出化学式;
(2)①配制O.1mol/L的H2SO4溶液,搅拌引流作用;
②测定Na2CO3溶液的pH,玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上测定;
③用KI淀粉试纸检验溶液中氧化性离子,玻璃棒蘸取溶液滴在KI淀粉试纸上测定;
④加热食盐溶液制备NaCl晶体,玻璃棒搅拌避免局部受热固体飞溅;
⑤配制20%的KNO3溶液,玻璃棒搅拌加速溶解;
(3)过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,依据电荷守恒和原子守恒,加入Na2CO3溶液调pH至4.0?4.5,促进铁离子水解形成氢氧化铁沉淀;氟化钙、氟化镁难溶于水;
(4)草酸镍(NiC2O4?2H2O)在热空气中干燥脱水后生成NiC2O4,NiC2O4再发生氧化还原反应(Ni由+2价升高到+3价,则C由+3价降低到+2价,题中要求生成混合气体,则另一气体为CO2)生成Ni2O3、CO、CO2,再利用化合价升降相等配平;
(5)Cl由+1价降低到-1价,Ni由+2价升高到+3价,利用化合价升降相等可配平ClO-、Ni(OH)2、Cl-、Ni2O3的系数,再利用H原子守恒配平水的系数,最后可利用O原子检查配平是否正确;依据化学方程式和元素守恒计算得到;
(6)依据(5)计算和原子守恒分析写出化学式;
解答:解:(1)分析框图:“酸溶”生成含镍、铁、钙、镁离子的溶液,加酸溶解,溶解金属,除去不溶物过滤;
故答案为:溶解金属,除去不溶物;
(2)①配制O.1mol/L的H2SO4溶液,搅拌引流作用;
②测定Na2CO3溶液的pH,玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上测定;
③用KI淀粉试纸检验 溶液中氧化性离子,玻璃棒蘸取溶液滴在KI淀粉试纸上测定;
④加热食盐溶液制备NaCl晶体,玻璃棒搅拌避免局部受热固体飞溅;
⑤配制20%的KNO3溶液,玻璃棒搅拌加速溶解;
所以②③和④⑤符合;
故答案为:BC.
(3)加双氧水的目的是氧化生成Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O,加入碳酸钠溶液的作用是调节pH,促进铁离子水解沉淀完全,再加入NH4F的目的是除去钙离子、镁离子,故最后加草酸时生成草酸镍沉淀;
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O,促进铁离子水解沉淀完全,Ca2+、Mg2+;
(4)草酸镍(NiC2O4?2H2O)在热空气中干燥脱水后生成NiC2O4,NiC2O4再发生氧化还原反应(Ni由+2价升高到+3价,则C由+3价降低到+2价,题中要求生成混合气体,则另一气体为CO2)生成Ni2O3、CO、CO2,再利用化合价升降相等,Ni:升高2×(3-2),C:升高1×(4-3),C:降低:3×(3-2),配平方程式为:2NiC2O4
Ni2O3+3CO↑+CO2↑;
故答案为:2NiC2O4
Ni2O3+3CO↑+CO2↑;
(5)Cl由+1价降低到-1价,Ni由+2价升高到+3价,利用化合价升降相等可配平ClO-、Ni(OH)2、Cl-、Ni2O3的系数,再利用H原子守恒配平水的系数,最后可利用O原子检查配平是否正确,得到离子方程式为:ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+Ni2O3+2H2O;
ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+Ni2O3+2H2O
1 2
n(ClO-) a mol
则n(ClO-)=0.5 a mol
Cl2+2OH-═ClO-+Cl-+H2O
0.8n(Cl2) 0.5 a mol
则n(Cl2)=0.625 a mol
进行电解时:2Cl--2e-═Cl2↑
2 1
n(e-) 0.625 a mol
则n(e-)=1.25a mol;
故答案:1.25a mol;
(6)0.2 mol水的质量为3.6g,则m(Ni2O3)=20.2 g-3.6g=16.6g,n(Ni2O3)=0.1mol,即:n(Ni2O3):n(H2O)=0.1mol:0.2 mol=1:2,再利用原子守恒写成结晶水合物的形式,“1mol该物质中含有0.5 mol结晶水”,即NiOOH?
H2O或整合成:2NiOOH?H2O;
故答案为:NiOOH?
H2O 或2NiOOH?H2O;
故答案为:溶解金属,除去不溶物;
(2)①配制O.1mol/L的H2SO4溶液,搅拌引流作用;
②测定Na2CO3溶液的pH,玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上测定;
③用KI淀粉试纸检验 溶液中氧化性离子,玻璃棒蘸取溶液滴在KI淀粉试纸上测定;
④加热食盐溶液制备NaCl晶体,玻璃棒搅拌避免局部受热固体飞溅;
⑤配制20%的KNO3溶液,玻璃棒搅拌加速溶解;
所以②③和④⑤符合;
故答案为:BC.
(3)加双氧水的目的是氧化生成Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O,加入碳酸钠溶液的作用是调节pH,促进铁离子水解沉淀完全,再加入NH4F的目的是除去钙离子、镁离子,故最后加草酸时生成草酸镍沉淀;
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O,促进铁离子水解沉淀完全,Ca2+、Mg2+;
(4)草酸镍(NiC2O4?2H2O)在热空气中干燥脱水后生成NiC2O4,NiC2O4再发生氧化还原反应(Ni由+2价升高到+3价,则C由+3价降低到+2价,题中要求生成混合气体,则另一气体为CO2)生成Ni2O3、CO、CO2,再利用化合价升降相等,Ni:升高2×(3-2),C:升高1×(4-3),C:降低:3×(3-2),配平方程式为:2NiC2O4
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故答案为:2NiC2O4
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(5)Cl由+1价降低到-1价,Ni由+2价升高到+3价,利用化合价升降相等可配平ClO-、Ni(OH)2、Cl-、Ni2O3的系数,再利用H原子守恒配平水的系数,最后可利用O原子检查配平是否正确,得到离子方程式为:ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+Ni2O3+2H2O;
ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+Ni2O3+2H2O
1 2
n(ClO-) a mol
则n(ClO-)=0.5 a mol
Cl2+2OH-═ClO-+Cl-+H2O
0.8n(Cl2) 0.5 a mol
则n(Cl2)=0.625 a mol
进行电解时:2Cl--2e-═Cl2↑
2 1
n(e-) 0.625 a mol
则n(e-)=1.25a mol;
故答案:1.25a mol;
(6)0.2 mol水的质量为3.6g,则m(Ni2O3)=20.2 g-3.6g=16.6g,n(Ni2O3)=0.1mol,即:n(Ni2O3):n(H2O)=0.1mol:0.2 mol=1:2,再利用原子守恒写成结晶水合物的形式,“1mol该物质中含有0.5 mol结晶水”,即NiOOH?
1 |
2 |
故答案为:NiOOH?
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点评:本题考查了流程分析推断,实验操作步骤的分析判断,化学方程式计算和电解原理分析应用,题目综合性较大,难度较大.
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