题目内容
14．
某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4•7H2O．已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：
| 沉淀物 | 开始沉淀时的pH | 完全沉淀时的pH |
| Al（OH）3 | 3.8 | 5.2 |
| Fe（OH）3 | 2.7 | 3.2 |
| Fe（OH）2 | 7.6 | 9.7 |
| Ni（OH）2 | 7.1 | 9.2 |
（2）“酸浸”时所加入的酸是H2SO4 （填化学式）．
（3）加入H2O2时发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是3.2-7.1
（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeS04•7H20），其原因可能是H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足导致Fe2+未被完全氧化造成的（写出一点即可）．
（6）NiS04•7H20可用于制备镍氢电池（NiMH），镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型．NiMH中的M表示储氢金属或合金．该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni（OH）2+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni（OH）2+OH-．
分析 由流程可知，某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．碱浸过滤得到固体加入酸浸过滤加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子和铝离子全部沉淀，镍离子不沉淀，过滤后调节溶液PH2-3防止镍离子水解，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到NiSO4•7H2O晶体；
（1）含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）的单质及氧化物，铝和氧化铝都可以和强碱反应溶解得到溶液含有偏铝酸盐；
（2）依据最后制备NiSO4•7H2O，防止引入其他杂志离子需要加入硫酸进行溶解；
（3）加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，铁离子易转化为沉淀除去；
（4）依据氢氧化物沉淀的PH分析判断，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子后，调节溶液pH使铁离子全部沉淀，镍离子不沉淀得到较纯净的硫酸镍溶液；
（5）含有绿矾晶体说明在加入过氧化氢保温过程中，过氧化氢未把亚铁离子全部氧化．
（6）正极上NiOOH得电子生成Ni（OH）2．
解答 解：由流程可知，某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．碱浸过滤得到固体加入酸浸过滤加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子和铝离子全部沉淀，镍离子不沉淀，过滤后调节溶液PH2-3防止镍离子水解，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到NiSO4•7H2O晶体；
（1）“碱浸”过程中是为了除去铝及其氧化物，铝是两性元素和强碱反应，氧化铝是两性氧化物和强碱反应，镍单质和铁及其氧化物不和碱反应达到除去铝元素的目的；反应的两种方程式为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+3H2O，
故答案为：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O；
（2））“酸浸”时主要是溶解镍金属和铁单质及其氧化物，依据制备目的是得到NiSO4•7H2O，加入的酸不能引入新的杂质，所以需要加入硫酸进行酸浸；
故答案为：H2SO4；
（3）铁离子易转化为沉淀除去，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，其反应的离子方程式为：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；
故答案为：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；
（4）依据图表中沉淀需要的溶液pH，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子后，调节溶液pH使铁离子全部沉淀，镍离子不沉淀得到较纯净的硫酸镍溶液，pH应在3.2-7.1间，
故答案为：3.2-7.1；
（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO4•7H2O），说明在加入过氧化氢氧化剂氧化亚铁离子时未把亚铁离子全部氧化，氢氧化亚铁沉淀的pH大于镍离子沉淀的pH，保温目的是把亚铁离子完全氧化，
故答案为：H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足导致Fe2+未被完全氧化造成的；
（6）NiMH电池放电过程中，正极上NiOOH得电子生成Ni（OH）2，则正极的电极方程式为：NiOOH+H2O+e-=Ni（OH）2+OH-，
故答案为：NiOOH+H2O+e-=Ni（OH）2+OH-．
点评 本题考查了物质分离的实验设计和方法应用，主要是利用溶液不同PH条件下离子沉淀的情况不同，控制溶液PH除去杂质离子，得到较纯净的硫酸镍溶液来制备硫酸镍晶体，同时考查了除杂原则不能引入新的杂质，铝及其化合物性质分析判断，题目难度中等．
如图所示装置，回答下列问题：
某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示．根据图中数据，试填写下列空白：
Ⅰ、步骤④是减压抽滤（如图2），其优点是：加快过滤速度、得到较干燥的沉淀，当抽滤完毕或中途停止抽滤时，为了防止自来水倒吸入B装置，最佳的操作是慢慢打开活塞d，然后关闭水龙头．
Ⅱ、该小组同学为了确定产品H2C2O4•xH2O中的x值，进行下列实验：
①取w g产品配成100mL水溶液；
②量取25.00mL草酸溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H2SO4后，用浓度为c mol•L-1KMnO4溶液滴定． 请回答下列问题：
（1）实验①中，需要用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、胶头滴管和100mL容量瓶．
（2）写出草酸溶液与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O．
（3）若滴定时，前后两次读数分别为a mL和b mL，由此计算出该草酸晶体的x值是$\frac{50W}{9c（b-a）}$-5
Ⅲ、该小组同学在做实验Ⅱ②时发现向草酸溶液中逐滴加入高锰酸钾溶液时，溶液褪色总是先慢后快，即反应速率由小变大．为此，他们设计了实验进行探究：
【实验用品】：仪器：试管（若干个并编号①，②，③…）、胶头滴管（若干支）、秒表
试剂：0.1mol/L H2C2O4溶液、0.1mol/L KMnO4溶液、稀硫酸、MnSO4固体
【实验内容】：实验（1）：在①号和②号试管中分别先加入5m1 0.1mol/L H2C2O4溶液，然后各加10滴稀硫酸，且在②号试管中加入少量硫酸锰固体．再在两支试管中各加入5滴0.1mol/LKMnO4溶液．现象如下（表1）
| 编号 | ①号试管 | ②号试管 |
| 褪色时间 | 90s | 5s |
| 实验现象 | 均有气泡产生；②号试管的溶液褪色比①号试管的溶液快，它们颜色变化如下：紫红色→红色→橙红色→橙色→黄色→无色． | |
| 编号 | ①号试管 | ②号试管 |
| 褪色时间 | 100s | 90s |
| 实验现象 | 均有气泡产生；②号试管的溶液褪色比①号试管的溶液快，它们颜色变化如下：紫红色→红色→橙红色→橙色→黄色→无色． | |
| 编号 | ①号试管 | ②号试管 | ③号试管 |
| 褪色时间 | 88s | 100s | 120s |
| 实验现象 | 均有气泡产生；①号试管的溶液褪色比②、③号试管的溶液快，它们颜色变化如下：紫红色→红色→橙红色→橙色→黄色→无色． | ||
实验（1）得出的结论是Mn2+（或硫酸锰）在反应中起到催化剂的作用，加快了反应速率[或需要Mn2+（硫酸锰）作催化剂]，假设1成立．
（2）由实验（2）和实验（3）得出的结论是由表2和表3的实验结果可知：硫酸对草酸和高锰酸钾溶液的反应有影响，加入少量硫酸，可促进草酸和KMnO4溶液反应，而加入大量硫酸，草酸和高锰酸钾溶液的反应速率开始比较慢，随着反应的进行，褪色速率加快，温度对该反应速率影响不大．
如图是三种类别的烃CnH m分子中碳原子数n（C原子）与含碳量C%的关系．
| A． | 在（t1+10）min时，其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动 | |
| B． | （t1+10）min时，保持容器总压强不变，通入稀有气体，平衡向右移动 | |
| C． | T℃时，在相同容器中，若由0.3 mol•L-1 A、0.1 mol•L-1 B和0.4 mol•L-1C反应，达到平衡后，C的浓度仍为0.4 mol•L-1 | |
| D． | 该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，A的转化率升高 |
①K+、NH4+、F-；②K+、Ba2+、Cl-；③K+、Na+、I-；④K+、Na+、ClO-．
| A． | ①②③④ | B． | 只有②③④ | C． | 只有①③④ | D． | 只有②③ |