Question

2．Ni₂O₃是灰黑色无气味、有光泽的固体，主要用作陶瓷、玻璃、搪瓷的着色颜料，也经常用于制造镍电池．某实验室尝试用工业废弃的NiO催化剂（还含有Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等杂质）为原料制备Ni₂O₃，实验工艺流程为如图1：

已知：①有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表：

氢氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Ni（OH02
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.7	9.7	9.2

②常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^-11．
（1）流程中酸浸后浸出渣包含多种成分．最难溶的强电解质的化学式为BaSO₄．
（2）实验人员发现温度不同时，镍的浸出率不同，浸出率与温度的关系如图2所示．请解释当温度高于70℃时，浸出液中Ni²⁺含量降低的原因：温度升高，Ni²⁺的水解程度增大，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大，浸出率降低．
（3）操作A的名称为过滤，操作B中需调节溶液的pH，所需调节的pH范围为3.7-7.7，操作C的目的是除去溶液中的Ca²⁺．
（4）电解步骤中，Cl^-首先在阳极被氧化为ClO^-，然后C1O^-将Ni²⁺氧化成2NiOOH•H₂O沉淀．写出生成沉淀反应的离子方程式：ClO^-+2Ni²⁺+4OH^-=2NiOOH．H₂O+Cl^-．若实验最后得到Ni₂O₃  33，.2g，则电解过程中，电路中转移的电子数至少为2.41×10²³ 个．

Answer 1

分析 （1）含镍催化剂中含有Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等杂质，能和稀硫酸反应生成白色沉淀且最难溶的为硫酸钡；
（2）由于随着温度升高，Ni²⁺的水解程度增大，从而导致镍的浸出率降低，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大；
（3）产物中的难容与水的固体CuS、S的分离方法为过滤，加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，调节pH使得Ni²⁺沉淀，三价铁不能沉淀，根据表格数据可知，pH范围为3.7-7.7之间，加氟化钠的目的是除去溶液中的钙离子；
（4）Ni²⁺被ClO^-氧化产生2NiOOH•H₂O沉淀，其还原产物是氯离子，33.2gNi₂O₃为0.2mol，二价镍离子变为+3价镍0.2molNi₂O₃，转移电子的物质的量为0.4mol，数目为0.4N_A，即2.41×10²³ ．

解答 解（1）含镍催化剂中含有Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等杂质，能和稀硫酸反应生成白色沉淀且最难溶的为硫酸钡，故答案为：BaSO₄；
（2）由于随着温度升高，Ni²⁺的水解程度增大，从而导致镍的浸出率降低，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大，故答案为：温度升高，Ni²⁺的水解程度增大；
（3）产物中的难容与水的固体CuS、S的分离方法为过滤，加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，调节pH使得Ni²⁺沉淀，三价铁不能沉淀，根据表格数据可知，pH范围为3.7-7.7之间，加氟化钠的目的是除去溶液中的钙离子；
故答案为：过滤；3.7-7.7；除去溶液中的钙离子；
（4）Ni²⁺被ClO^-氧化产生2NiOOH•H₂O沉淀，其还原产物是氯离子，33.2gNi₂O₃为0.2mol，二价镍离子变为+3价镍0.2molNi₂O₃，转移电子的物质的量为0.4mol，数目为0.4N_A，即2.41×10²³，
故答案为：ClO^-+2Ni²⁺+4OH^-=2NiOOH•H₂O↓+Cl^-；2.41×10²³．

点评 该题以废旧含镍催化剂生产Ni₂O₃为载体，重点考查学生对工艺流程试题了解掌握情况，试题综合性强，贴近高考，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生的逻辑推理能力和规范严谨的实验设计能力以及动手操作能力，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论．