Question

镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni（OH）₂、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成．由于电池使用后电极材料对环境有危害．某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺．
②已知实验温度时的溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄?H₂O＞NiC₂O₄?2H₂O
③K_sp （Ni（OH）₂）：5.0×10^-16K_sp （NiC₂O₄）：4.0×10^-10
回答下列问题：
（1）酸溶后所留残渣的主要成份

 

 （填物质名称）
（2）用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为

 

（填化学式）．
（3）写出加入Na₂C₂O₄溶液后反应的化学方程式

 

（4）写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式

 

，该反应的平衡常数为

 

（5）沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧化，写出氧化反应的离子方程式

 

．
（6）如何检验Ni（OH）₃已洗涤干净？

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：流程分析可知，废旧镍电池电极材料由Ni（OH）₂、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成，酸溶过滤得到滤液，加入NiO调节溶液PH沉淀铁离子，过滤得到滤液中加入草酸钠溶液和氯化镍反应生成草酸镍晶体，过滤得到滤液加入氢氧化钠溶液得到镍离子生成的氢氧化镍，滤液电解生成氯气和碱使氢氧化镍被氧化为2Ni（OH）₃；
（1）碳粉不溶于水；
（2）用NiO调节溶液的pH，会生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）NiCl₂可与Na₂C₂O₄反应生成NiC₂O₄?2H₂O和NaCl；
（4）加入NaOH溶液，NiC₂O₄沉淀转化为Ni（OH）₂；依据平衡常数概念分析计算；
（5）滤液为氯化钠溶液，电解时阳极产生氯气；
（6）取最后一次洗涤液检验 是否含有氯离子设计实验检验；

解答： 解：（1）碳粉不溶于水、酸，酸溶后所留残渣的主要成份为碳粉；
故答案为：碳粉；
（2）用NiO调节溶液的pH，先生成Fe（OH）₃沉淀，然后生成Al（OH）₃沉淀；
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）NiCl₂可与Na₂C₂O₄反应生成NiC₂O₄?2H₂O和NaCl，反应的化学方程式为NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O═NiC₂O₄?2H₂O↓+2NaCl；
故答案为：NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O═NiC₂O₄?2H₂O↓+2NaCl；
（4）加入NaOH溶液，NiC₂O₄沉淀转化为Ni（OH）₂，NiC₂O₄+2OH^-?Ni（OH）₂+C₂O₄^2-，根据K_sp（NiC₂O₄）：4.0×10^-10
c（Ni²⁺）=c（C₂O₄^2-）=

Ksp

=

4.0×10-10

=2×10^-5mol/L；根据K_sp（Ni（OH）₂）：5.0×10^-16，c²（OH^-）=

Ksp[Ni(OH)2]

c(Ni2+)

=

5.0×10-16

2.0×10-5

=2.5×10^-11mol²/L²；则该反应的平衡常数

c(C2O42-)

c2(OH-)

=

2×10-5mol/L

2.5×10-11mol2/L2

=8×10⁵L/mol；
故答案为：NiC₂O₄+2OH^-?Ni（OH）₂+C₂O₄^2-、8×10⁵L/mol；
（5）过滤2得到Ni（OH）₂电解滤液1产生氯气，二者发生氧化还原反应，离子方程式为：2Ni（OH）₂+2OH^-+Cl₂═2Ni（OH）₃+2Cl^-；
故答案为：2Ni（OH）₂+2OH^-+Cl₂═2Ni（OH）₃+2Cl^-；
（6）向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流完，重复操作2～3次，取最后一次洗涤液少量于试管中，加入少量AgNO₃溶液，若无白色沉淀生成，证明沉淀已洗涤干净；
故答案为：取最后一次洗涤液少量于试管中，加入少量AgNO₃溶液，若无白色沉淀生成，证明沉淀已洗涤干净；

点评：本题考查化学反应原理中的电化学，化学方程式的书写，离子的检验等，难度适中．