精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
19.Ni元素化合物在生活中有非常重要的应用.纳米NiO可以制备超级电容器,NiOOH是制作二次电池的重要材料.现以NiSO4为原料生产纳米NiO和NiOOH流程如图1:

(1)制备NiOOH过程中,NiSO4溶液配制方法将NiSO4固体溶于稀硫酸中,并稀释至一定浓度;过滤、洗涤后,得到Ni(OH)2固体,如何证明Ni(OH)2已经完全洗净用洁净的小试管盛接最后一次洗涤液,滴加BaCl2溶液,若没有浑浊出现时,说明沉淀已经洗净;NaClO氧化Ni(OH)2的离子方程式为ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+2NiOOH+H2O.
(2)已知Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15.室温下,欲加入一定量 NaOH固体使1L 含有0.001mol•L-1的NiSO4和0.0001mol•L-1的H2SO4溶液中残留c(Ni2+)≤2×10-7 mol•L-1,并恢复至室温,所加入的NaOH的固体质量至少为0.092 g.
(3)NH3•H2O的浓度对纳米NiO的产率产生很大影响.图2为NiSO4的物质的量一定时,不同的反应物配比对纳米氧化镍收率的影响.请解释反应物NH4HCO3和NiSO4 的物质的量比在2.5至4.0时,收率升高的原因HCO3-和NH4+水解相互促进,且随着NH4HCO3的浓度增大,NH3•H2O的浓度也随之增大,有利于纳米NiO的生成.
(4)制备纳米 NiO 时,加入一些可溶于水的有机物(如:吐温-80)能制得更优质的纳米材料,原因是吐温-80分子包裹在前体颗粒表面,阻止了颗粒团聚(聚集),从而缓慢结晶得到颗粒大小均匀的NiO前体.
(5)沉降体积是超细粉体的一个重要参数,若颗粒在液相中分散性好,则沉降体积较小;若颗粒分散性较差,则易引起絮凝沉降体积较大.图3是吐温-80 的加入量与前体在液体石蜡中沉降体积的关系曲线.
通过图3分析,吐温-80的最佳加入量为1.25 mL.
(6)NiOOH是制备镍镉电池的原料,某镍镉电池的总反应为Cd+2NiOOH+2H2O $?_{充电}^{放电}$Cd(OH)2+2Ni(OH)2
该电池放电时正极电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-.

分析 (1)配制NiSO4溶液时要防止镍离子水解,可以加适量的稀硫酸,通过检验固体表面是否有硫酸根离子来证明Ni(OH)2已经完全洗净;NaClO氧化Ni(OH)2生成氯离子和NiOOH,根据电荷守恒和元素守恒书写离子方程式;
(2)通过Ksp[Ni(OH)2]可计算出c(Ni2+)≤2×10-7 mol•L-1时溶液中氢氧根离子的浓度,据此计算出与NiSO4反应的氢氧化钠的物质的量,根据硫酸的物质的量可计算出与硫酸反应的氢氧化钠的物质的量,两者之和即为所加入的NaOH的固体的物质的量,再计算出质量;
(3)HCO3-和NH4+水解相互促进,且随着NH4HCO3的浓度增大,NH3•H2O的浓度也随之增大,有利于纳米NiO的生成,所以反应物NH4HCO3和NiSO4 的物质的量比在2.5至4.0时,收率升高;
(4)制备纳米 NiO 时,加入一些可溶于水的有机物(如:吐温-80),吐温-80 分子包裹在前体颗粒表面,阻止了颗粒团聚(聚集),从而缓慢结晶得到颗粒大小均匀的NiO前体,所以能制得更优质的纳米材料;
(5)根据图3可知,吐温-80的最佳加入量为1.25mL时,前体在液体石蜡中沉降体积最小;
(6)根据镍镉电池的总反应Cd+2NiOOH+2H2O $?_{充电}^{放电}$Cd(OH)2+2Ni(OH)2可知,放电时,Cd是还原剂,在负极发生氧化反应,NiOOH是氧化剂,在正极发生还原反应,据此书写电极反应式;

解答 解:(1)配制NiSO4溶液时要防止镍离子水解,可以加适量的稀硫酸,所以NiSO4溶液配制方法是将NiSO4固体溶于稀硫酸中,并稀释至一定浓度,检验Ni(OH)2已经完全洗净的方法是用洁净的小试管盛接最后一次洗涤液,滴加BaCl2溶液,若没有浑浊出现时,说明沉淀已经洗净,NaClO氧化Ni(OH)2生成氯离子和NiOOH,反应的离子方程式为ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+2NiOOH+H2O,
故答案为:将NiSO4固体溶于稀硫酸中,并稀释至一定浓度;用洁净的小试管盛接最后一次洗涤液,滴加BaCl2溶液,若没有浑浊出现时,说明沉淀已经洗净;ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+2NiOOH+H2O;
(2)通过Ksp[Ni(OH)2]可计算出c(Ni2+)≤2×10-7 mol•L-1时溶液中氢氧根离子的浓度为1×10-4 mol•L-1,所以与NiSO4反应的氢氧化钠的物质的量为2×1L×0.001mol•L-1+1L×1×10-4 mol•L-1=0.0021mol,根据硫酸的物质的量可计算出与硫酸反应的氢氧化钠的物质的量为0.0002mol,所以加入的NaOH的固体的物质的量至少为0.0021mol+0.0002mol=0.0023mol,其质量为质量0.092g,
故答案为:0.092;
(3)HCO3-和NH4+水解相互促进,且随着NH4HCO3的浓度增大,NH3•H2O的浓度也随之增大,有利于纳米NiO的生成,所以反应物NH4HCO3和NiSO4 的物质的量比在2.5至4.0时,收率升高,
故答案为:HCO3-和NH4+水解相互促进,且随着NH4HCO3的浓度增大,NH3•H2O的浓度也随之增大,有利于纳米NiO的生成;
(4)制备纳米 NiO 时,加入一些可溶于水的有机物(如:吐温-80),吐温-80 分子包裹在前体颗粒表面,阻止了颗粒团聚(聚集),从而缓慢结晶得到颗粒大小均匀的NiO前体,所以能制得更优质的纳米材料,
故答案为:吐温-80 分子包裹在前体颗粒表面,阻止了颗粒团聚(聚集),从而缓慢结晶得到颗粒大小均匀的NiO前体;
(5)根据图3可知,吐温-80的最佳加入量为1.25mL时,前体在液体石蜡中沉降体积最小,
故答案为:1.25;
(6)根据镍镉电池的总反应Cd+2NiOOH+2H2O $?_{充电}^{放电}$Cd(OH)2+2Ni(OH)2可知,放电时,Cd是还原剂,在负极发生氧化反应,NiOOH是氧化剂,在正极发生还原反应,电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-,
故答案为:NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-.

点评 本题考查物质制备方案、物质组成的测定、原电池与电解池原理,题目综合性强,是对学生综合能力的考查,明确原理是关键,难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

9.聚乳酸是一种新型可生物降解的高分子材料,主要用于制造可降解纤维、可降解塑料和医用材料.聚乳酸材料废弃后,先水解成乳酸(),乳酸在微生物作用下分解为CO2和H2O.
(1)乳酸的工业生产可以采用生物发酵法.

检验淀粉是否完全水解,可以选用的一种试剂是c(填序号).
a.溴水       b.银氨溶液        c.碘酒      d.碘化钾淀粉溶液
(2)乳酸的生产也可以采用有机合成法,其中的一种方法是丙酸法.

进行反应Ⅱ时,需要加入过量的乙醇,这样做的目的是乳酸溶于乙醇,使平衡向生成乳酸的方向移动,可以提高乳酸的转化率.
(3)两个乳酸分子之间可以形成环状的酯,该环状酯的结构简式是
(4)乳酸在一定条件下发生反应得到聚乳酸的化学方程式是:.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.用4种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系正确的是(  )
选项操作及现象溶液
A通入CO2,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,溶液变澄清BaCl2溶液
B通入CO2,溶液变浑浊.继续通CO2至过量,浑浊消失Na2SiO3溶液
C通入CO2,溶液变浑浊.再加入品红溶液,红色退去Ca(ClO)2溶液
D通入CO2,溶液变浑浊.继续通CO2至过量,浑浊消失.再加入足量NaOH溶液,无明显变化Ca(OH)2溶液
A.AB.BC.CD.D

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.下列变化不能通过一步反应直接完成的是(  )
A.Al→AlO2-B.CO2→HCO3-C.SiO2→H2SiO3D.SO2→H2SO3

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

14.工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下:6H2(g)+2CO2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H<0
温度升高,该化学平衡移动后到达新的平衡,CH3OCH3的产率将变小(填“变大”、“变小”或“不变”,下同),混合气体的平均相对分子质量将变小.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.已知:(1)CH3CHO+CH3CHO$\stackrel{OH-}{→}$$→_{△}^{-H_{20}}$CH3CH=CHCHO,水杨酸酯E为紫外线吸收剂,可用于配制防晒霜.E的一种合成路线如下:

请回答下列问题:
(1)饱和一元醇A中氧的质量分数约为21.6%,则A的分子式为C4H10O;结构分析显示A只有一个甲基,A的系统命名法名称为1-丁醇(或正丁醇).
(2)B能与新制的Cu(OH)2悬浊液发生反应,该反应的化学方程式为CH3CH2CH2CHO+2Cu(OH)2+NaOH$\stackrel{△}{→}$CH3CH2CH2COONa+Cu2O↓+3H2O.
(3)C的可能结构有2种;若一次取样,检验C中所含官能团,按使用的先后顺序写出所用试剂:银氨溶液、稀盐酸、溴水.
(4)D所含官能团的名称为羟基;第④步的反应类型为取代反应(酯化反应);
(5)同时符合下列条件的水杨酸所有同分异构体共有4种.
a.分子中有6个碳原子在一条直线上;
b.分子中所含官能团包括水杨酸具有的含氧官能团.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.火箭推进器常以联氨(N2H4) 为燃料、过氧化氢为助燃剂.已知下列各物质反应的热化学方程式:N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H1=-533.23kJ•mol-1
H2O(g)═H2O (l)△H2=-44kJ•mol-1
2H2O2(l)═2H2O(l)+O2(g)△H3=-196.4kJ•mol-1
则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为(  )
A.N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(l)△H=+817.63 kJ•mol-1
B.N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.63 kJ•mol-1
C.N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(l)△H=-641.63 kJ•mol-1
D.N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-817.63 kJ•mol-1

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.如图所示装置是一种可充电电池示意图,装置中的离子交换膜只允许Na+通过.已知充放电的化学方程式为:2Na2S2+NaBr3$?_{充电}^{放电}$Na2S4+3NaBr.下列说法正确的是(  )
A.放电时,Na+从右到左通过离子交换膜
B.放电时,负极反应式为3NaBr-2e-═NaBr3+2Na+
C.充电时,A极应与直流电源负极相连
D.放电时,当有0.1molNa+通过离子交换膜时,B极上有0.3molNaBr产生

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.有五种物质是①6g H2;②0.5mol NH3;③1.204×1024个氯化氢分子;④147g硫酸;⑤标准状况下44.8L的CH4,它们的物质的量最大的是①,所含分子数最多的是①,含有氢原子个数最多的是⑤,质量最大的是④.

查看答案和解析>>

同步练习册答案