Question

（15分）目前，全世界的鎳消費(fèi)量?jī)H次于銅、鋁、鉛、鋅，居有色金屬第五位。鎳行業(yè)發(fā)展蘊(yùn)藏著巨大的潛力。鎳化合物中的三氧化二鎳是一種重要的電子元件材料和二次電池材料。工業(yè)上可利用含鎳合金廢料（除鎳外，還含有Fe、Cu、Ca、Mg、C等雜質(zhì)）制取草酸鎳，然后高溫煅燒草酸鎳來(lái)制取三氧化二鎳。
已知：①草酸的鈣、鎂、鎳鹽均難溶于水，且溶解度：NiC₂O₄> NiC₂O₄·H₂O> NiC₂O₄·2H₂O
②常溫下，Ksp[(Fe(OH))₃]=4.0×10^-38,lg5=0.7
根據(jù)下列工藝流程圖回答問(wèn)題：

（1）加6%的H₂O₂時(shí)，溫度不能太高，其目的是              。若H₂O₂在一開始酸溶時(shí)便與鹽酸一起加入，會(huì)造成酸溶過(guò)濾后的濾液中增加一種金屬離子，用離子方程式表示這一情況                             。
（2）流程中有一步是調(diào)pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe(OH)₃沉淀，常溫下當(dāng)溶液中c (Fe³⁺)=0.5×10^-5mol/L時(shí)，溶液的pH=          。
（3）流程中加入NH₄F的目的是           。
（4）將最后所得的草酸鎳晶體在空氣中強(qiáng)熱到400℃，可生成三氧化二鎳和無(wú)毒氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式                         。
（5）工業(yè)上還可用電解法制取三氧化二鎳，用NaOH溶液調(diào)節(jié)NiCl₂溶液的pH至7.5，再加入適量Na₂SO₄進(jìn)行電解，電解產(chǎn)生的Cl₂其80%的可將二價(jià)鎳氧化為三價(jià)鎳。寫出Cl₂氧化Ni(OH)₂生成三氧化二鎳的離子方程式                  ；將amol二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí)，外電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量是                     。
（6）近年來(lái)鎳氫電池發(fā)展很快，它可由NiO(OH)跟LaNi₅H₆(LaNi₅H₆中各元素化合價(jià)均可看作是零)組成：6NiO(OH)+LaNi₅H₆ LaNi₅+6Ni(OH)₂。該電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是                   。

Answer 1

（15分）（1）減少過(guò)氧化氫的分解（1分）  Cu+ H₂O₂+2H⁺= Cu²⁺+ 2H₂O（2分）
（2）3.3（2分）
（3）除去Ca²⁺、Mg²⁺（2分）
（4）4(NiC₂O_4·2H₂O)+3O₂ 2Ni₂O₃+8CO₂+8H₂O（2分）
（5）Cl₂+2Ni(OH)₂+2OH^-=Ni₂O₃ +2Cl^-+3H₂O（2分）   1.25a mol（2分）
（6）LaNi₅H₆+6OH^--6e^-=LaNi₅+6 H₂O（2分）

試題分析：（1）過(guò)氧化氫受熱易分解，所以溫度不能過(guò)高的原因是減少過(guò)氧化氫的分解；Fe、Ca、Mg均與鹽酸直接反應(yīng)，過(guò)氧化氫的加入造成酸溶過(guò)濾后的濾液中增加一種金屬離子，則該金屬離子只能是銅離子，所以反應(yīng)的離子方程式為Cu+ H₂O₂+2H⁺= Cu²⁺+ 2H₂O；
（2）Ksp[(Fe(OH))₃]=4.0×10^-38=c(Fe³⁺)c(OH^-)³，c(OH^-)³=8×10^-33mol/L，c(OH^-)=2×10^-11mol/L，所以c(H⁺)=5×10^-4，lg5=0.7，所以pH=3.3；
（3）加入NH₄F后的操作是過(guò)濾，說(shuō)明該過(guò)程有沉淀產(chǎn)生，所以加入NH₄F的目的是除去Ca²⁺、Mg²⁺；
（4）根據(jù)題目可知無(wú)毒氣體是二氧化碳，
所以化學(xué)方程式為4(NiC₂O_4·2H₂O)+3O₂ 2Ni₂O₃+8CO₂+8H₂O；
（5）根據(jù)氧化還原反應(yīng)理論，Cl₂氧化Ni(OH)₂生成三氧化二鎳，自身被還原為氯離子，化學(xué)方程式為Cl₂+2Ni(OH)₂+2OH^-=Ni₂O₃ +2Cl^-+3H₂O；amol二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí)，需要氯氣0.5amol，氯氣的利用率是80%，則電解過(guò)程中的氯氣是0.5amol/0.8，每生成1mol氯氣轉(zhuǎn)移2mol電子，所以外電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量是0.5amol/0.8×2=1.25amol；
（6）NiO(OH)中Ni的化合價(jià)是+3價(jià)，Ni(OH)₂中Ni是+2價(jià)，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，所以放電時(shí)負(fù)極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，LaNi₅H₆為負(fù)極反應(yīng)物質(zhì)，LaNi₅H₆中各元素化合價(jià)均可看作是零，所以化合價(jià)升高的只能是H元素，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)aNi₅H₆+6OH^--6e^-=LaNi₅+6 H₂O。