Question

3．镍是重要的有色金属之一，但粗镍中一般含有Fe、Cu及难与酸、碱溶液反应的不溶性杂质而影响使用．现对粗镍进行提纯，具体的反应流程如下：

已知：
①2Ni₂O_{3（黑色）}$\frac{\underline{\;750℃\;}}{\;}$4NiO_（黑色）+O₂↑
②

物质	CuS	Cu（OH）2	Ni（OH）2	NiS
Ksp	8.8×10-38	2.2×10-20	5.48×10-18	3.2×1018

根据信息回答：
（1）₂₈Ni在周期表中的第四周期；镍与稀硝酸反应的离子方程式为3Ni+8H⁺+2NO₃^-=3Ni²⁺+2NO↑+4H₂O．实验表明镍的浸出率与温度有关，随着温度升高镍的浸出率增大，但当温度高于70℃时，镍的浸出率又降低，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大，其原因为温度升高时，Ni²⁺的水解程度变大；
（2）在溶液A的净化除杂中，先调节PH=5.5，加热煮沸5min，静置一段时间后，过滤出Fe（OH）₃．为了得到纯净的溶液B还需要加入以下物质C进行除杂（填正确答案标号）．
A、NaOH       B、Na₂S        C、H₂S         D、NH₃﹒H₂O
（3）已知以下三种物质的溶解度关系：NiC₂O₄＞NiC₂O₄•H₂O＞NiC₂O₄•2H₂O．由浊液C得到固体D的操作包括过滤、洗涤、干燥（填操作名称）； D生成E的化学方程式为4NiC₂O₄•2H₂O+3 O₂=2Ni₂O₃+8CO₂↑+8H₂O．
（4）1molE经上述流程得到纯镍，理论上参加反应的氢气为2 mol．
（5）测定样品中的镍含量的基本思路是将Ni²⁺转化为沉淀，通过测量沉淀的质量进一步推算Ni含量．已知Ni²⁺能与CO₃^2-，C₂O₄^2-、S^2-等离子形成沉淀，但测定时常选用丁二酮肟（C₄H₈N₂O₂）作沉淀剂，生成分子式为C₈H₁₄N₄O₄Ni的鲜红色沉淀．从实验误差角度分析主要原因为：生成沉淀质量大，称量误差小，分析结果准确度高．

Answer 1

分析 流程分析可知，粗镍稀硫酸酸溶得到溶液A含有Ni²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，净化除杂得到溶液B加入草酸溶液充分反应得到浊液C过滤经过调节溶液PH沉淀镍离子，洗涤干燥得到NiC₂O₄•2H₂O，空气中加热分解生成Ni2O3，加热反应生成暗红色NiO用氢气还原得到镍；
（1）₂₈Ni核外有4层电子，是第四周期元素；根据流程图可知镍与稀硝酸反应生成硝酸镍和NO、水，Ni（OH）₂是由Ni²⁺水解而得到的，所以温度过高时Ni²⁺的水解程度变大，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大；
（2）AB选项中含有Na⁺，则溶液B中有Na⁺杂质，不纯净，错误；若选用D，则Cu（OH）₂ Ni（OH）₂的溶度积相差不大，而且引入NH₄⁺，不易的纯净的硝酸镍溶液，错误；C、CuS与NiS的溶度积相差很大，Cu²⁺沉淀完全而且不会引入新的杂质，正确，答案选C；
（3）利用3种物质的溶解度的差异，浊液C中主要得NiC₂O₄•2H₂O，所以沉淀过滤之后应洗涤、干燥沉淀；固体E为黑色，所以应是Ni₂O₃；则D生成E的化学方程式为4NiC₂O₄•2H₂O+3 O₂=2Ni₂O₃+8CO₂↑+8H₂O；
（4）1mol Ni₂O₃经上述流程转化为2molNiO，2molNiO与氢气发生氧化还原反应，生成单质镍，需要氢气的物质的量是2mol；
（5）因为Ni²⁺与丁二酮肟（C₄H₈N₂O₂）生成的C₈H₁₄N₄O₄Ni鲜红色沉淀的沉淀质量大，称量误差小，分析结果准确度高．

解答 解：（1）₂₈Ni核外有4层电子，是第四周期元素；根据流程图可知镍与稀硝酸反应生成硝酸镍和NO、水，离子方程式为：3Ni+8H⁺+2NO₃^-=3Ni²⁺+2NO↑+4H₂O；实验表明镍的浸出率与温度有关，随着温度升高镍的浸出率增大，但当温度高于70℃时，镍的浸出率又降低，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大，Ni（OH）₂是由Ni²⁺水解而得到的，所以温度过高时Ni²⁺的水解程度变大，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大；
故答案为：四；3Ni+8H⁺+2NO₃^-=3Ni²⁺+2NO↑+4H₂O；温度升高时，Ni²⁺ 的水解程度变大；
（2）AB选项中含有Na⁺，则溶液B中有Na⁺杂质，不纯净，错误；若选用D，则Cu（OH）₂ Ni（OH）₂的溶度积相差不大，而且引入NH₄⁺，不易的纯净的硝酸镍溶液，错误；C、CuS与NiS的溶度积相差很大，Cu²⁺沉淀完全而且不会引入新的杂质，正确，
故答案为：C；
（3）利用3种物质的溶解度的差异，浊液C中主要得NiC₂O₄•2H₂O，所以沉淀过滤之后应洗涤、干燥沉淀，则操作Ⅰ、Ⅱ名称是洗涤、干燥；固体E为黑色，所以应是Ni₂O₃；则D生成E的化学方程式为：4NiC₂O₄•2H₂O+3 O₂=2Ni₂O₃+8CO₂↑+8H₂O；
故答案为：洗涤；干燥；4NiC₂O₄•2H₂O+3O₂=2Ni₂O₃+8CO₂↑+8H₂O；
（4）1mol Ni₂O₃经上述流程转化为2molNiO，2molNiO与氢气发生氧化还原反应，生成单质镍，需要氢气的物质的量是2mol；
故答案为：2；
（5）因为Ni²⁺与丁二酮肟（C₄H₈N₂O₂）生成的C₈H₁₄N₄O₄Ni鲜红色沉淀的沉淀质量大，称量误差小，分析结果准确度高．
故答案为：生成沉淀质量大，称量误差小，分析结果准确度高．

点评 本题考查了物质分离方法和流程的理解应用，主要是物质性质分析，反应离子方程式书写，除杂方法的应用，掌握基础是关键，题目难度中等．