Question

8．三氧化二鎳（Ni₂O₃）是一種重要的電子元件材料和蓄電池材料．工業(yè)上通常利用鎳合金廢料（鎳、鐵、銅、鈣、鎂合金）制取草酸鎳晶體（NiC₂O₄.2H₂0），再高溫煅燒草酸鎳晶體得到三氧化二鎳．
已知：草酸的鈣、鎂、鎳鹽均難溶于水．
根據(jù)下列流程示意圖回答問(wèn)題．

（1）鎳合金廢料通過(guò)酸溶后，向所得溶液中加入H₂O₂溶液氧化Fe²⁺的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；加入Na₂CO₃溶液調(diào)pH至4.0〜4.5，調(diào)pH的目的是促進(jìn)鐵離子水解并沉淀完全．
（2）通入H₂S氣體，除銅的過(guò)程中鎳的損失很小，可以忽略．寫(xiě)出通入H₂S氣體發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式H₂S+Cu²⁺=CuS↓+2H⁺；推測(cè)加入NH₄F溶液的作用是除去Ca²⁺、Mg²⁺離子．
（4）工業(yè)上還可用次氯酸鈉溶液在燒堿溶液中將氯化鎳（NiCl₂）氧化得到Ni₂O₃，寫(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaClO+2NiCl₂+4NaOH=5NaCl+Ni₂O₃↓+2H₂O．
（5）工業(yè)上用電解法制取Ni₂O₃的過(guò)程中，實(shí)際得到的是一種結(jié)晶水合物．已知含2molNi的該物質(zhì)中含有1mol結(jié)晶水．取該化合物20.2g在200～300℃下充分加熱，獲得Ni₂O₃固體和0.2mol水，則該結(jié)晶水合物的化學(xué)式為2NiOOH•H₂O或（NiOOH）₂•H₂O．

Answer 1

分析 鎳廢料（鎳、鐵、鈣、鎂合金為主）制取草酸鎳（NiC₂O₄•2H₂O），再高溫煅燒草酸鎳制取三氧化二鎳：鎳廢料加入酸溶解后過(guò)濾得到濾液中含有Fe²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ni²⁺，加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的PH，使鐵離子全部沉淀，過(guò)濾后的濾液在加入通入H₂S氣體沉淀銅離子，過(guò)濾后在濾液中加入NH₄F沉淀鈣離子和鎂離子，過(guò)濾得到溶液含有Ni²⁺的溶液，在溶液中加入草酸生成草酸鎳，蒸發(fā)濃縮結(jié)晶析出晶體為目標(biāo)產(chǎn)物NiC₂O₄•2H₂O，
（1）過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，依據(jù)電荷守恒和原子守恒，加入Na₂CO₃溶液調(diào)pH至4.0〜4.5，促進(jìn)鐵離子水解形成氫氧化鐵沉淀；
（2）通入H₂S氣體沉淀銅離子，生成CuS沉淀，加入NH₄F沉淀鈣離子和鎂離子；
（4）次氯酸鈉溶液在燒堿溶液中將氯化鎳（NiCl₂）氧化得到Ni₂O₃，鎳元素化合價(jià)升高，則氯元素化合價(jià)降低生成氯離子，據(jù)此分析；
（5）依據(jù)（4）的計(jì)算結(jié)果和原子守恒分析寫(xiě)出化學(xué)式．

解答 解：（1）加雙氧水的目的是氧化生成Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，加入碳酸鈉溶液的作用是調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)鐵離子水解沉淀完全；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；促進(jìn)鐵離子水解并沉淀完全；
（2）通入H₂S氣體沉淀銅離子，生成CuS沉淀，離子方程式為：H₂S+Cu²⁺=CuS↓+2H⁺；加入NH₄F沉淀鈣離子和鎂離子，除去Ca²⁺、Mg²⁺離子與鎳離子分離；
故答案為：H₂S+Cu²⁺=CuS↓+2H⁺；除去Ca²⁺、Mg²⁺離子；
（4）次氯酸鈉溶液在燒堿溶液中將氯化鎳（NiCl₂）氧化得到Ni₂O₃，鎳元素化合價(jià)升高，則氯元素化合價(jià)降低生成氯離子，化學(xué)方程式為：NaClO+2NiCl₂+4NaOH=5NaCl+Ni₂O₃↓+2H₂O；
故答案為：NaClO+2NiCl₂+4NaOH=5NaCl+Ni₂O₃↓+2H₂O；
（5）0.2 mol水的質(zhì)量為3.6g，則m（Ni₂O₃）=20.2 g-3.6g=16.6g，n（Ni₂O₃）=0.1mol，即：n（Ni₂O₃）：n（H₂O）=0.1mol：0.2 mol=1：2，再利用原子守恒寫(xiě)成結(jié)晶水合物的形式，“含2molNi的該物質(zhì)中含有1mol結(jié)晶水”，即：2NiOOH•H₂O或 （NiOOH）₂•H₂O；
故答案為：2NiOOH•H₂O或 （NiOOH）₂•H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對(duì)工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對(duì)條件的控制選擇與理解、物質(zhì)組成的計(jì)算等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．