[题目]NiCl2是化工合成中最重要的镍源.工业上利用含镍(Ni)废催化剂(主要含有Ni.还含有SiO2.Al2O3.Fe及其它不溶于酸.碱的杂质)生产氯化镍晶体(NiCl2·nH2O)流程如图:部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示:化学式Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Ni(OH)2Ksp近似值10-1710-3810-3410-15回答下� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】NiCl2是化工合成中最重要的镍源。工业上利用含镍(Ni)废催化剂（主要含有Ni，还含有SiO2、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质）生产氯化镍晶体（NiCl2·nH2O）流程如图：

部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示：

化学式	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3	Ni(OH)2
Ksp近似值	10-17	10-38	10-34	10-15

回答下列问题：

（1）Al的原子结构示意图为___。

（2）“酸浸”、“溶解”所使用的酸为___。“碱浸”时发生反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O、____。

（3）“氧化”加入H2O2溶液，其作用是___(用离子方程式表示)。然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀（离子浓度≤10-5mol·L-1时，离子沉淀完全），此时常温下的pH约为____。

（4）“操作①”的实验操作依次为缓缓加热，浓缩至___为止、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，即得产品。

（5）镍氢电池已成为混合动力汽车的主要电池类型，其在碱性电解质溶液的工作原理如下：M+Ni(OH)2MH+NiOOH(式中M为储氢合金)。写出电池充电过程中阳极的电极反应式___。

【答案】盐酸 Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3 溶液表面出现结晶薄膜 Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O

【解析】

某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni，还含有SiO2、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质，工艺流程的目的是用含镍废催化剂制备NiCl2nH2O晶体，分析工艺流程，将含Ni废催化剂用NaOH溶液浸泡，SiO2和Al2O3溶于NaOH生成可溶于水的Na2SiO3和NaAlO2，进行过滤操作，所得滤渣为Fe、Ni及其他不溶于碱的杂质，再进行酸浸，则Fe和Ni溶于酸形成Fe2+和Ni2+，进行过滤操作，将不溶于酸的杂质被过滤出，滤液中主要含有Fe2+和Ni2+，用H2O2氧化溶液中的Fe2+生成Fe3+，再加入 Na2CO3溶液调节溶液pH，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，过滤后滤液中再继续滴加Na2CO3溶液生成Ni(OH)2沉淀，将过滤所得Ni(OH)2沉淀用盐酸溶解，并蒸发浓缩、冷却结晶、过滤即得NiCl2nH2O晶体，据此分析。

(1)Al的原子序数为13，位于元素周期表第三周期，即共有3个电子层，且最外层电子数为3，则其原子结构示意图为，故答案为：；

(2)本工艺流程的目的是用含镍废催化剂制备NiCl2nH2O晶体，则“酸浸”、“溶解”所使用的酸为稀盐酸；“碱浸”时SiO2和Al2O3溶于NaOH生成可溶于水的Na2SiO3和NaAlO2，发生反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，故答案为：盐酸；Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

(3)因Fe3+更易形成Fe(OH)3达到去除Fe元素的目的，则加入H2O2溶液的目的是氧化Fe2+为Fe3+，发生的离子反应为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀，定性分析来看，溶液中c(Fe3+)浓度低于10-5mol/L可认为Fe3+几乎完全被除去，此时溶液中c(OH-)==10-11mol/L，则pH =14+lgc(OH-)=3，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；3；

(4)“操作①”的目的为从溶液中获得NiCl2nH2O晶体，操作依次为缓缓加热，浓缩至溶液表面出现结晶薄膜为止、再经冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，即得产品，故答案为：溶液表面出现结晶薄膜；

(5)镍氢电池在碱性电解质溶液的工作原理如下：M+Ni(OH)2MH+NiOOH，充电时阳极上Ni(OH)2发生氧化反应，生成NiOOH，则阳极的电极反应式为Ni(OH)2+OH-- e-=NiOOH+H2O，故答案为：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O。

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①M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是__________________；

②观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水______（填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”），理由是_____________________________；

③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是_______________。

（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验（实验前U形管里液面左右相平），在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是________________，说明该反应属于______（填“吸热”或“放热”）反应。

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