题目内容

6．镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由NiO2、Fe和碳粉涂在铝箔上制成．放电过程中产生Ni（OH）2和Fe（OH）2，Fe（OH）2最终氧化、脱水生成氧化铁．由于电池使用后电极材料对环境有危害，某学习小组对该电池电极材料进行回收研究．
已知：①NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+．
②某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及开始沉淀和完全沉淀时的理论pH如表所示：
M（OH）nKsppH
开始沉淀沉淀完全
Al（OH）32.0×10-324.1-
Fe（OH）33.5×10-382.23.5
Fe（OH）21.0×10-157.59.5
Ni（OH）26.5×10-186.48.4
回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为NiO2+2H2O+2e-=Ni（OH）2+2OH-；
（2）维持电流强度为1.0A，消耗0.02gFe，理论电池工作1.72min．（写出计算式，已知F=96500C/mol．）
（3）对该电池电极材料进行回收方案设计：

①方案中加入适量双氧水的目的是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；在滤液I中慢慢加入NiO固体，则依次析出沉淀Fe（OH）3和沉淀Al（OH）3（填化学式）．设计将析出的沉淀混合物中的两种物质分离开来的实验方案：将混合物加入氢氧化钠溶液充分溶解、过滤、洗涤得到滤渣为氢氧化铁，将滤液中通入过量二氧化碳气体过滤洗涤得到沉淀氢氧化铝．
②滤液Ⅲ中溶质的主要成分是NaCl（填化学式）；气体I为Cl2，判断依据是电解氯化钠溶液，阳极上氯离子失电子生成氯气，Ni（OH）2-Ni（OH）3，镍元素化合价升高需要加入气体为氧化剂所以气体Ⅰ为Cl2．

分析 （1）电极材料由NiO2、Fe和碳粉涂在铝箔上制成，放电过程中产生Ni（OH）2和Fe（OH）2，铁做负极，NiO2做正极发生还原反应生成Ni（OH）2，结合电荷守恒和原子守恒配平书写电极反应；
（2）依据Q=tI，铁失电子发生氧化反应最后生成+3价铁，结合电子守恒计算；
（3）废电池电极材料加入盐酸溶解，得到氯化镍、氯化亚铁、氯化铝，加入双氧水氧化亚铁离子为铁离子，过滤得到滤渣Ⅰ为C，滤液1为氯化铁、氯化镍、氯化铝溶液，加入NiO调节溶液PH沉淀铁离子和铝离子，过滤得到滤渣Ⅱ为Fe（OH）3，Al（OH）3，滤液Ⅱ中加入Na2C2O4，沉淀镍离子生成NiC2O4•H2O，和滤液Ⅲ为氯化钠溶液，电解得到氢气、氯气和氢氧化钠溶液，气体Ⅰ为Cl2，氯气、氢氧化钠溶液和NiC2O4•H2O反应生成Ni（OH）3，
①过氧化氢是氧化亚铁离子便于除去，加入NiO调节溶液PH沉淀铁离子和铝离子，滤液氢氧化铝是两性氢氧化物，把氢氧化铁和氢氧化铝溶于过量氢氧化钠溶液中过滤得到滤渣为氢氧化铁沉淀，滤液为偏铝酸钠溶液，再通入过量二氧化碳沉淀出氢氧化铝；
②分析可知滤液Ⅲ中溶质的主要成分是氯化钠，电解氯化钠溶液，阳极上氯离子失电子生成氯气，气体Ⅰ为氯气；

解答 解：（1）电极材料由NiO2、Fe和碳粉涂在铝箔上制成，放电过程中产生Ni（OH）2和Fe（OH）2，铁做负极，NiO2做正极发生还原反应生成Ni（OH）2，结合电荷守恒和原子守恒配平书写电极反应为：NiO2+2H2O+2e-=Ni（OH）2+2OH-，
故答案为：NiO2+2H2O+2e-=Ni（OH）2+2OH-；
（2）维持电流强度为1.0A，消耗0.02gFe，铁失电子最终生成+3价铁，电子转移总物质的量=$\frac{0.02g}{56g/mol}$×3=0.00107mol，
理论电池工作时间t=$\frac{Q}{I}$=$\frac{0.00107mol×96500C/mol}{1.0A}$=103.255s=1.72min，
故答案为：1.72；
（3）①过氧化氢是氧化亚铁离子便于除去，方案中加入适量双氧水的目的是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，加入NiO调节溶液PH沉淀铁离子和铝离子，过滤得到滤渣Ⅱ为Fe（OH）3，Al（OH）3，滤液氢氧化铝是两性氢氧化物，把氢氧化铁和氢氧化铝溶于过量氢氧化钠溶液中过滤得到滤渣为氢氧化铁沉淀，滤液为偏铝酸钠溶液，再通入过量二氧化碳沉淀出氢氧化铝，具体步骤为：将混合物加入氢氧化钠溶液充分溶解、过滤、洗涤得到滤渣为氢氧化铁，将滤液中通入过量二氧化碳气体过滤洗涤得到沉淀氢氧化铝，
故答案为：将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；Fe（OH）3，Al（OH）3；将混合物加入氢氧化钠溶液充分溶解、过滤、洗涤得到滤渣为氢氧化铁，将滤液中通入过量二氧化碳气体过滤洗涤得到沉淀氢氧化铝；
②分析可知滤液Ⅲ中溶质的主要成分是氯化钠，电解氯化钠溶液，阳极上氯离子失电子生成氯气，Ni（OH）2-Ni（OH）3，镍元素化合价升高需要加入气体为氧化剂所以气体Ⅰ为Cl2，
故答案为：NaCl；Cl2；Ni（OH）2-Ni（OH）3，电解氯化钠溶液，阳极上氯离子失电子生成氯气，镍元素化合价升高需要加入气体为氧化剂所以气体Ⅰ为Cl2 ；

点评 本题考查了物质分离提纯实验过程分析判断，原电池原理的理解应用和电极反应书写及其电子守恒的计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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13．W、X、Y、Z是原子序数依次增大的同一短周期元素，W、X是金属元素，Y、Z是非金属元素．请回答下列问题：
（1）W、X各自的最高价氧化物对应的水化物可以反应生成盐和水，该反应的离子方程式为Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O．
（2）W与Y可形成化合物W2Y，该化合物的电子式为．
（3）Y在周期表中的位置是第三周期第ⅥA族．
（4）比较W、X、Y、Z四种元素简单离子的半径大小（用化学式表示，下同）：S 2-＞Cl-＞Na+＞Al3+；比较Y、Z的气态氢化物稳定性强弱：HCl＞H2S．
（5）X的硝酸盐水溶液显酸性性，用离子方程式解释原因：Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+．
（6）Y的低价氧化物通入Z单质的水溶液中，发生反应的化学方程式为：SO2+Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl．
（7）Z的最高价氧化物为无色液体，0.25mol该物质与一定量水混合得到一种稀溶液，并放出Q kJ的热量．写出该反应的热化学方程式：Cl2O7（l）+H2O（l）═2HClO4（aq）△H=-4QkJ•mol-1．
14．由甲醇和乙醇组成的混合液体1.24g，加入足量的钠充分反应后，共产生标准状况下的气体336mL，则原混合物中甲醇和乙醇的物质的量之比为（　　）
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14．我国著名科学家屠呦呦因发现治疗疟疾新型药物青蒿素和双氢青蒿素而获2015年诺贝尔生理学或医学奖，震惊世界，感动中国．已知青蒿素的一种化学部分工艺流程如下：

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（1）下列有关说法中正确的是CD；
A．青蒿素遇湿润的淀粉碘化钾试纸立刻显蓝色，是因为分子结构中含有酯基
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（2）化合物A中含有的非含氧官能团的名称是碳碳双键；CBA，请选择下列合适的试剂来检验该官能团，试剂加入的正确顺序为CBA；
A．溴水          B．稀盐酸        C．新制氢氧化铜悬浊液    D．氢氧化钠溶液
（3）该工艺流程中设计E→F、G→H的目的是保护羰基；
（4）反应B→C，实际上可看作两步进行．试根据已知信息写出依次发生反应的反应类型是加成反应、消去反应．
（5）M与A互为同系物，但比A少两个碳原子．满足下列条件的M的同分异构体有4 种（不考虑立体异构）．
①含有六元环   ②能发生银镜反应
（6）请结合所学知识和上述信息，写出由苯甲醛和氯乙烷为原料（无机试剂任用），制备苄基乙醛（CH2CH2CHO）的路线流程图．
1．向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量．其中主要含硫各物种（H2S、HS-、S2-）的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与滴加盐酸体积的关系如图所示（忽略滴加过程H2S气体的逸出）．下列说法不正确的是（　　）
A．含硫物种B表示HS-
B．在滴加盐酸过程中，溶液中c（Na+）与含硫各物种浓度的大小关系为：c（Na+）=3[c（H2S）+c（HS-）+c（S2-）]
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D．NaHS呈碱性，若向溶液中加入CuSO4溶液，恰好完全反应，所得溶液呈强酸性，其原因是Cu2++HS-═CuS↓+H+
11．某烧碱样品中含有少量不与酸作用的可溶性杂质，为了测定其纯度，进行以下滴定操作：
A．转移到容量瓶中最终配制成250mL烧碱溶液；
B．用移液管（或碱式滴定管）量取25.00mL烧碱溶液于锥形瓶中并加几滴甲基橙指示剂；
C．在天平上准确称取烧碱样品Wg，在烧杯中加蒸馏水溶解；
D．将物质的量浓度为Mmol/L的标准H2SO4溶液装入酸式滴定管，调整液面，记下开始刻度数为V1mL；
E．在锥形瓶下垫一张白纸，滴定到终点，记录终点刻度为V2mL．
请完成下列问题：
（1）操作步骤的正确顺序是（填写字母）C→A→B、D→E
（2）滴定至终点时，锥形瓶内溶液的pH约为4，终点时溶液颜色变化是溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不恢复为原来的颜色
（3）若酸式滴定管没有用标准H2SO4溶液润洗，会对测定结果有何影响偏高．（填“偏高”、“偏低”或“无影响”，其他操作均正确）
（4）该烧碱样品的纯度计算式是$\frac{80M（{V}_{1}-{V}_{2}）}{W}$%．
18．氮、磷、砷是原子序数依次增大的第VA族元素，它们的化合物有着独特的性质和重要用途．
（1）基态砷原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3．氮、磷、砷的第一电离能顺序为N＞P＞As（填元素符号）．
（2）已知N2O为直线形结构，结构式为N=N=O．则N2O是极性（填“极性”或“非极性”）分子．中间的氮原子的杂化轨道类型为sp杂化．
（3）已知下列数据：
物质熔点/K沸点/K分解温度/K
NH3195.3239.71073
PH3139.2185.4713.2
NH3的熔、沸点均高于PH3的原因是氨分子之间能形成氢键；PH3的分解温度高于其沸点，其原因是PH3分解需要破坏P-H键，PH3气化需要破坏分子间作用力，而化学键比分子间作用力强得多．
（4）根据价层电子对互斥理论，氨分子中的键角＜（填“＞”、“＜”或“=”）109°28′；PO43-离子的空间构型为正四面体．
（5）磷化铝的结构与金刚石相似，其结构单元如图所示：

①经过计算，该晶体的化学式是AlP．
②该晶体中是（填“是”或“否”）存在配位键．
15．铜的冶炼大致可分为：
①富集，将硫化物矿进行浮选；
②焙烧，主要反应为2CuFeS2+4O2═Cu2S+3SO2+2FeO（炉渣）；
③制粗铜，在1200℃发生的主要反应为2Cu2S+3O2═2Cu2O+2SO2，2Cu2O+Cu2S═6Cu+SO2↑；
④电解精炼铜．
下列说法不正确（　　）
A．上述灼烧过程的尾气回收后可用来制硫酸
B．上述过程中，由6molCuFeS2制取6molCu时共消耗15molO2
C．在反应2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑中，氧化产物与还原产物的物质的量比1：6
D．在反应2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑中，只有Cu2O作氧化剂
16．化学与人类社会生产、生活密切相关，下列说法正确的是（　　）
A．误食重金属盐引起人体中毒，可喝大量的食盐水解毒
B．光纤通信使用的光缆主要成分是Si，太阳能电池使用的材料主要是SiO2
C．陶瓷、砖瓦、玻璃、水泥等，都是硅酸盐产品
D．钢铁制品和铜制品既能发生吸氧腐蚀又能发生析氢腐蚀

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