Question

【题目】三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。工业上利用含镍废水(镍主要以NiR2络合物形式存在)制取草酸镍(NiC2O4)，再高温灼烧草酸镍制取三氧化二镍。工艺流程如图所示：

已知：①NiR2(aq)Ni2+(aq)+2R-(aq)(R-为有机物配位体，K=1.6×10-14)

②Ksp[Fe(OH)3] =2.16×10-39， Ksp[Ni(OH)2] =2×10-15

③Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2，Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5

④“脱络”过程中，R-与中间产物·OH反应生成·R(有机物自由基)，·OH能与H2O2发生反应。有关反应的方程式如下：

i.Fe2++H2O2=Fe3++OH－+·OH.

ii.R-+·OH=OH-+·R

iii.H2O2+2OH=O2↑+2H2O

请回答下列问题：

(1)中间产物·OH的电子式是_______。

(2)“沉铁”时，若溶液中c(Ni2+)=0.01 mol/L，加入碳酸钠调溶液的pH为______(假设溶液体积不变，1g6≈0.8)使Fe 3+恰好沉淀完全(离子的浓度≤1.0×10-5 mol/L)，此时_____（填“有”或“无”）Ni(OH)2沉淀生成。

(3)25℃时pH=3的草酸溶液中=____________(保留两位小数)。“沉镍”即得到草酸镍沉淀，其离子方程式是____________。

(4)加入Fe2+和H2O2能够实现“脱络”的原因是____________。

(5)工业上还可用电解NiCl2等混合溶液的方法制取三氧化二镍。电解过程中ClO-把Ni(OH)2氧化为三氧化二镍。写出该反应的离子方程式：____________。

Answer 1

【答案】 2.8 无 3.02 Ni2++H2C2O4=NiC2O4↓+2H+ Fe2+和H2O2发生反应产生·OH，·OH将R-转化为·R，c(R-)减小，使平衡NiR2(aq)Ni2+(aq)+2R-(aq)向正反应方向移动，实现“脱络” ClO-+2Ni(OH)2=Cl-+Ni2O3+2H2O

【解析】

Fe2+与H2O2反应产生中间产物OH、Fe3+、OH-，含镍废水NiR2在“脱络”过程中R-与中间产物OH反应产生R和OH-，然后向溶液中加入Na2CO3，发生盐的双水解反应产生Fe(OH)3沉淀和CO2气体，过滤后向滤液中价态草酸，发生反应产生NiC2O4沉淀，然后灼烧NiC2O4与O2反应产生Ni2O3、CO2气体。

(1)中间产物OH由氧原子与氢原子之间形成一对共用电子对，电子式为：；

(2)“沉铁”时，铁离子沉淀完全，根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)c3(OH-)=2.16×10-39，则c(OH-)= mol/L=6×10-12 mol/L，故c(H+)=×10-2 mol/L，所以此时pH=-lg c(H+)=2+lg6=2.8；溶液中c(Ni2+)=0.01 mol/L，则Qc[Ni(OH)2]=0.01 mol/L×(6×10-12 mol/L)2<Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15，因此此时无Ni(OH)2沉淀生成；

(3)25℃时，pH=3的草酸溶液中=3.02；“沉镍”即镍离子与草酸得到草酸镍沉淀，离子方程式为：Ni2++H2C2O4=NiC2O4↓+2H+；

(4)加入Fe2+和H2O2能够实现“脱络”的原因是是Fe2+和H2O2发生反应生成OH，OH将R-转化为R，c(R-)减小，使平衡使平衡NiR2(aq)Ni2+(aq)+2R-(aq)向正反应方向移动，实现“脱络”；

(5)工业上还可用电解NiCl2等混合溶液的方法制取三氧化二镍。电解过程中ClO-把Ni(OH)2氧化为Ni2O3，ClO-被还原产生Cl-。根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式为：ClO-+2Ni(OH)2=Cl-+Ni2O3+2H2O。