Question

12．碱式氧化镍（NiOOH）可用作镍氢电池的正极材料，可用废镍催化剂（主要含Ni、Al，少量Cr、FeS等）来制备，其工艺流程如图：

回答下列问题：
（1）“浸泡除铝”时，发生反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
（2）“溶解”时放出的气体为H₂、H₂S（填化学式）．
（3）“氧化1”时，酸性条件下，溶液中的Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，其离子方程式为ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+2H₂O．
（4）已知该条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表：

	开始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Ni2+	6.2	8.6
Fe2+	7.6	9.1
Fe3+	2.3	3.3
Cr2+	4.5	5.6

“调pH1“时，溶液pH范围为5.6～6.2；过滤2所得滤渣的成分为Cr（OH）₂和Fe（OH）₃．
（5）写出在空气中加热Ni（OH）₂制取NiOOH的化学方程式4Ni（OH）₂+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NiOOH+2H₂O．
（6）若加热不充分，则制得的NiOOH会混有Ni（OH）₂，其组成可表示为xNiOOH•yNi（OH）₂．现称取8.29gxNiOOH•yNi（OH）₂样品溶于稀硫酸，搅拌至溶液清亮，定容至200mL，从中移取20.00mL，用0.010mol•L^-1的，KMnO₄标准溶液滴定，重复上述操作2次，平均消耗KMnO₄标准溶液20.00mL．已知5Ni²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Ni²⁺+Mn²⁺+4H₂O，则x=8，y=1．

Answer 1

分析 由流程可知，废镍催化剂（主要含Ni、Al，少量Cr、FeS等）加氢氧化钠碱浸，Al溶解：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，过滤得到固体含有Ni、Cr、FeS，加入稀硫酸酸浸溶解，溶液含有Ni²⁺、Fe²⁺、Cr²⁺，加入NaClO氧化亚铁离子为铁离子，加入Ni（OH）₂调节溶液PH使Fe³⁺和Cr²⁺全部沉淀，镍离子不沉淀，过滤后调节溶液PH得到Ni（OH）₂沉淀，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到NiSO₄•7H₂O晶体，在加热条件下与空气反应得到碱式氧化镍（NiOOH），据此分析解答．

解答 解：（1）“浸泡除铝”时，发生反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）“溶解”时为Ni、Cr、FeS与稀硫酸反应，Ni+H₂SO₄═NiSO₄+H₂↑、Cr+H₂SO₄═CrSO₄+H₂↑、FeS+H₂SO₄═NiSO₄+H₂S↑；
故答案为：H₂、H₂S；
（3）“氧化1”时，酸性条件下，溶液中的Fe²⁺被NaClO氧化为Fe³⁺，其离子方程式为：ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+2H₂O；
故答案为：ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+2H₂O；
（4）加入Ni（OH）₂调节溶液PH使Fe³⁺和Cr²⁺全部沉淀，镍离子不沉淀，故pH范围为5.6～6.2；
故答案为：5.6～6.2；Cr（OH）₂和Fe（OH）₃；
（5）在加热条件下Ni（OH）₂与空气反应得到碱式氧化镍（NiOOH），化学方程式为：4Ni（OH）₂+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NiOOH+2H₂O；
故答案为：4Ni（OH）₂+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NiOOH+2H₂O；
（6）消耗KMnO₄物质的量：0.01 mol•L^-1×0.02L=2×10^-4 mol，根据电子得失守恒可知Ni（OH）₂的物质的量为1×10^-3 mol，所以混合物中Ni（OH）₂的物质的量为1×10^-3mol×$\frac{200}{20}$=0.01mol，则Ni（OH）₂的为：0/01mol×92.7g/mol=0.93g，
m（NiOOH）=8.29g-0.93g=7.36 g
n（NiOOH）=0.08mol
x：y=n（NiOOH）：n[Ni（OH）₂]=0.08 mol：0.01 mol=8：1，x=8，y=1；
故答案为：8；1．

点评 本题考查了物质分离方法和实验过程分析判断，侧重离子方程式的书写和氧化还原反应的计算应用，注意流程的理解，掌握实验基础和物质性质是关键，题目难度中等．