题目内容

8．镍是有机合成的重要催化剂，某化工厂有含镍催化剂废品（主要成分是镍、杂质是铁、铝单质及其化合物，还有少量难溶性杂质）．某学习小组设计如下流程利用含镍催化剂废品制备硫酸镍晶体：

几种难溶碱开始沉淀和完全沉淀的pH：
沉淀物开始沉淀完全沉淀
Al（OH）33.85.2
Fe（OH）32.73.2
Fe（OH）27.69.7
Ni（OH）27.19.2
回答下列问题：
（1）溶液①中含金属元素的离子是AlO2-．
（2）用离子方程式表示加入双氧水的目的2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；双氧水可以用下列物质替代的是A．
A．氧气           B．漂白液          C．氯气        D．硝酸
（3）操作a和c需要共同的玻璃仪器是玻璃棒；操作C的名称是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（4）如果加入双氧水量不足或“保温时间较短”，则所制备的产品可能含有的杂质为产品中混有绿矾；请选择合适的试剂，设计实验证明产品中是否含“杂质”取少量样品溶于蒸馏水，滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则产品中含有亚铁离子．
（5）含镍金属氢化物MH-Ni燃料电池是一种绝色环保电池，广泛应用于电动汽车．其中M代表储氢合金，MH代表金属氢化物，电解质溶液可以是KOH水溶液．它的充、放电反应为：xNi（OH）2+M $?_{放电}^{充电}$ MHx+xNiOOH；电池充电过程中阳极的电极反应式为Ni（OH）2+OH--e-=NiOOH+H2O，放电时负极的电极反应式为MHx+xOH--xe-=M++xH2O．

分析 流程分析，某化工厂有含镍催化剂废品（主要成分是镍，杂质是铁、铝单质及其化合物，少量难溶性杂质），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）根据废料成分知，碱和铝、氧化铝反应，溶液中含有偏铝酸根离子；
（2）根据数据表知，应将亚铁离子转化成铁离子除去，加入双氧水氧化亚铁离子生成铁离子，不引入新杂质．用漂白液（主要成分次氯酸钠）、氯气、硝酸替代双氧水会引入新杂质．用氧气替代双氧水；
（3）过滤、蒸发都需要用玻璃仪器：玻璃棒，从硫酸镍溶液里得到晶体，可采取冷却结晶的方法；
（4）如果加入双氧水不足，或反应时间较短，亚铁离子不能完全转化成铁离子，产品中会混有硫酸亚铁晶体，检验Fe2+试剂可以是氯水，KSCN溶液、酸性高锰酸钾溶液等；
（5）电解池中阳极失去电子，发生氧化反应，为充电过程，原电池中负极失去电子，发生氧化反应．

解答 解：流程分析，某化工厂有含镍催化剂废品（主要成分是镍，杂质是铁、铝单质及其化合物，少量难溶性杂质），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）碱和铝、氧化铝均能反应，溶液中含有的含有金属的离子是偏铝酸根离子，故答案为：AlO2-；
（2）亚铁离子具有还原性，双氧水具有氧化性，加入双氧水是为了氧化亚铁离子成为铁离子，离子反应方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，漂白液（主要成分次氯酸钠）、氯气、硝酸替代双氧水会引入新杂质，故此替代试剂为氧气，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；A；
（3）操作a是过滤得到固体和滤液，c是蒸发浓缩得到晶体过滤得到NiSO4•7H2O，操作a、c中均需使用的仪器为玻璃棒，操作C的名称是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：玻璃棒；蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（4）如果加入双氧水不足，或反应时间较短，亚铁离子不能完全被氧化成铁离子，产品中混有绿矾；亚铁离子可以被氧化为铁离子，加入氧化剂即可验证，正确的方法是：取少量样品溶于蒸馏水，滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则产品中含有亚铁离子，
故答案为：产品中混有绿矾；取少量样品溶于蒸馏水，滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则产品中含有亚铁离子；
（5）阳极失去电子，发生氧化反应，是充电过程，故阳极电极反应方程式为：Ni（OH）2+OH--e-=NiOOH+H2O；放电为原电池，负极失去电子，发生氧化反应，电极反应方程式为：MHx+xOH--xe-=M++xH2O，故答案为：Ni（OH）2+OH--e-=NiOOH+H2O；MHx+xOH--xe-=M++xH2O．

点评 本题考查物质的制备，涉及离子反应方程式书写，氧化还原反应，离子的验证及电化学原理等，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，题目难度不大．

练习册系列答案
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3．肼（N2H4）可作为火箭发动机的燃料，用NH3与NaClO反应可得到肼．
（1）实验窒中常用来制备氨气的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O；
（2）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气．
已知：①N2（g）+2O2（g）═N2O4（1）△H1=-195kJ•mol-1
②N2H4 （1）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H2=-534.2kJ•mol-1
写出肼和N2O4（l）反应生成N2和水蒸气的热化学方程式：2N2H4（l）++N2O4（l）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-873.4kJ/mol；
（3）写出NH3与NaClO反应制备肼（N2H4）的化学方程式：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；
（4）已知化学键的键能（kJ/mol）：N≡N键为942、O-H键为464、O═O键为500、N-N键为154，请根据（2）中反应②计算N-H的键能（kJ/mol）是400（取整数）．
19．在强酸性溶液中能大量共存的透明离子组是（　　）
A．K+  Na+   NO3-  CO32-B．Na十  Fe3+   SCN-  SO42-
C．K+  Na十  Cl-   AlO2-D．Al3+  Na+   Cl-  SO42-
16．五种短周期元素的部分性质数据如下：
元素TXYZW
原子半径（nm）0.0370.0750.0990.1020.143
最高或最低化合价+1+5，-3+7，-1+6，-2+3
（1）Z离子的结构示意图为．
（2）关于Y、Z两种元素，下列叙述正确的是b（填序号）
a．简单离子的半径Y＞Z                  b．气态氢化物的稳定性Y比Z强
c．最高价氧化物对应的水化物的酸性Z比Y强
（3）甲是由T、X两种元素形成的10e-分子，乙是由Y、W两种元素形成的化合物．
某同学设计了如图所示装置（夹持仪器省略）进行实验，将甲的浓溶液逐滴加入到NaOH固体中，烧瓶中即有甲放出，原因是把浓氨水滴到NaOH固体上，NaOH固体可吸收水，并且溶液中OH-浓度增大，可使平衡NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-向左移动，且过程中放热，故有利于NH3放出．一段时间后，观察到试管中的现象是生成白色沉淀，发生反应的离子方程式是3NH3．H2O+Al3+=Al（OH）3↓+3NH4+．
（4）XO2是导致光化学烟雾的“罪魁祸首”之一．它被氢氧化钠溶液吸收的化学方程式是：2XO2+2NaOH═M+NaXO3+H2O（已配平），产物M中元素X的化合价为+3．
3．已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：
弱酸化学式HSCNCH3COOHHCNH2CO3
电离平衡常数1.3×10-11.8×10-54.9×10-10K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11
（1）同温度下，等pH值的a．NaHCO3 b．NaCN c．Na2CO3溶液的物质的量浓度由大到小的顺序为a＞b＞c（填序号）．
（2）25℃时，将20mL 0.1mol•L-1CH3COOH溶液和20mL  0.1mol•L-1HSCN溶液分别与20mL 0.1mol•L-1NaHCO3溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）的变化如图所示：反应初始阶段两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是：相同温度下HSCN比CH3COOH的电离平衡常数大，同浓度时电离出的氢离子浓度大，与NaHCO3溶液反应快．反应结束后所得两溶液中，c（SCN-）＞c（CH3COO-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）若保持温度不变，在醋酸溶液中加入一定量氨气，下列量会变小的是b（填序号）
a．c（CH3COO-）   b．c（H+）   c．KW   d．醋酸电离平衡常数．
13．将一定质量的Mg、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成H2 11.2L（标准状况），原混合物的质量可能是（　　）
A．2gB．4gC．8gD．10g
20．在Na2O2与水反应中，叙述正确的是（　　）
A．O2是还原产物
B．NaOH是氧化产物
C．Na2O2中，-1价的氧既得电子，又失电子
D．Na2O2是氧化剂，水是还原剂
17．设NA为阿伏加德罗常数的值．下列说法正确的是（　　）
A．标准状况下，22.4LHF中含有的分子数目为NA
B．.1 L 0.1mol/L 的FeCl3溶液中，Fe3+的数目为0.1NA
C．.标准状况下，2.24LCl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA
D．.5.6gFe在0.1molCl2中充分燃烧，转移的电子数目为0.2NA
18．工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2使之转化为NaHSO3，再用SO2为原料设计的原电池电解（惰性电极）NaHSO3制取H2SO4，装置如图：

（1）甲图中B与乙图D极（填C或D）相连，进行电解时乙图Z中Na+向Y中移动（填Y或W）；
（2）该电解池阴极的电极反应式2HSO3-+2e-═2SO32-+H2↑．

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