Question

镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电池使用后废旧电极材料由Ni（OH）₂、Fe₂O₃以及碳粉组成，某兴趣小组设计的利用该废旧电池电极材料制备氢氧化高镍[Ni（OH）₂]的实验流程如图所示（已知K_甲[Fe（OH）₃]=4.0×10^-14，K_甲[Fe（OH）₃]=2.0×10^-15）：

（1）残渣的成分是

 

．
（2）滤液Ⅰ中含有的金属阳离子有

 

．
（3）步骤①②③中均需要的实验操作名称是

 

，步骤②中调节PH的目的是

 

．
（4）步骤④中发生反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：实验设计题

分析：Ni（OH）₂、Fe₂O₃以及碳粉组成的混合物中加入盐酸，只有碳粉不反应，Ni（OH）₂、Fe₂O₃溶于盐酸中得到的是氯化镍和氯化铁，向混合液中加入氧化镍，调节pH可以使Fe³⁺转化为氢氧化铁沉淀而除去，向氯化镍中加入氢氧化钠可以得到Ni（OH）₂沉淀和氯化钠溶液，在碱性环境下，Ni（OH）₂可以被氯气氧化为Ni（OH）₃，规律可以得到产品Ni（OH）₃．
（1）Ni（OH）₂、Fe₂O₃以及碳粉组成的混合物中加入盐酸，只有碳粉不反应；
（2）Ni（OH）₂、Fe₂O₃溶于盐酸中得到的是氯化镍和氯化铁和水；
（3）实现固体和液体分离的操作是过滤，在特定的碱性环境下，铁离子可以转化为沉淀而除去；
（4）氯气具有氧化性，在碱性环境下，可以将Ni（OH）₂氧化．

解答： 解：Ni（OH）₂、Fe₂O₃以及碳粉组成的混合物中加入盐酸，只有碳粉不反应，Ni（OH）₂、Fe₂O₃溶于盐酸中得到的是氯化镍和氯化铁，向混合液中加入氧化镍，调节pH可以使Fe³⁺转化为氢氧化铁沉淀而除去，向氯化镍中加入氢氧化钠可以得到Ni（OH）₂沉淀和氯化钠溶液，在碱性环境下，Ni（OH）₂可以被氯气氧化为Ni（OH）₃，规律可以得到产品Ni（OH）₃，
（1）Ni（OH）₂、Fe₂O₃以及碳粉组成的混合物中加入盐酸，Ni（OH）₂、Fe₂O₃溶于盐酸中得到的是氯化镍和氯化铁的混合溶液，只有碳粉不反应，过滤得到滤渣碳粉，故答案为：炭粉；
（2）Ni（OH）₂、Fe₂O₃溶于盐酸中得到的是氯化镍和氯化铁，所以滤液Ⅰ中含有的金属阳离子有Ni²⁺、Fe³⁺，故答案为：Ni²⁺、Fe³⁺；
（3）步骤①②③中都含有实现固体和液体分离的操作：过滤，氯化镍和氯化铁的混合液中加入氧化镍，调节pH可以使Fe³⁺转化为氢氧化铁沉淀而除去，
故答案为：过滤；使Fe³⁺转化为沉淀而除去；
（4）氯气具有氧化性，在碱性环境下，可以将Ni（OH）₂氧化，方程式为：2Ni（OH）₂+Cl₂+2OH^-═2Ni（OH）₃+2Cl^-，故答案为：2Ni（OH）₂+Cl₂+2OH^-═2Ni（OH）₃+2Cl^-．

点评：本题考查是一道物质的分离和提纯的实验方案设计题，注意物质的性质是解题的关键，难度适中．