某化工厂的含镍废催化剂主要含Ni,还含有Al、Al2O3、Fe、FeO、Fe2O3及其他不溶杂质(其他不溶杂质不与酸碱反应)。某校化学研究性学习小组设计了如下图
题型:不详难度:来源:
某化工厂的含镍废催化剂主要含Ni,还含有Al、Al2O3、Fe、FeO、Fe2O3及其他不溶杂质(其他不溶杂质不与酸碱反应)。某校化学研究性学习小组设计了如下图所示的方法,以该含镍废催化剂为原料来制备NiSO4·7H2O。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200104/20200104213811-38190.png) 【查阅资料】 ①Ni能与非氧化性酸反应生成Ni2+,不与碱液反应。 ②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时pH如下:
沉淀物
| Al(OH)3
| Fe(OH)3
| Fe(OH)2
| Ni(OH)2
| 开始沉淀的pH
| 4.1
| 1.7
| 7.6
| 7.0
| 完全沉淀的pH
| 5.2
| 3.2
| 9.5
| 9.2
| 回答下列问题: (1)操作a为 。 (2)“碱浸”的目的是除去 (填化学式)。 (3)操作b为调节溶液的pH,你认为pH的最佳调控范围是 。 (4)NiSO4在强碱溶液中用次氯酸钠氧化,可以制得碱性镍氢电池电极材料NiOOH。 ①写出该反应的离子方程式 。 ②已知碱性镍氢电池总反应: H2+2NiOOH 2Ni(OH)2,写出该反应放电时正极反应式 。 (5)一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。请利用上表中数据估算Fe(OH)2的溶度积 。 |
答案
(1)过滤 (2分) (2)Al、Al2O3(2分) (3)3.2≤pH<7.0 (2分) (4)①2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH+Cl-+H2O(3分) ②NiOOH + H2O + e- = Ni(OH)2 + OH- (3分) (5)1.0×10-14 mol3·L-3(2分) |
解析
试题分析:(1)捏Ni、Fe、FeO、Fe2O3及其他不溶杂质均不与碱反应,所以碱液浸后金属铝、氧化铝溶解,其它物质不溶,过滤即可除去,所以操作a是过滤。 (2)“碱浸”的目的是除去含镍废催化剂Al、Al2O3。 (3)由于前面加入了氧化剂双氧水,所以溶液中的亚铁离子被氧化生成了铁离子。根据表中数据可知,铁离子完全沉淀时的pH值是3.2,而Ni2+开始沉淀时的pH值是7.0,因此操作b应该控制溶液的pH值为3.2≤pH<7.0。 (4)①NiSO4在强碱溶液中用次氯酸钠氧化,可以制得碱性镍氢电池电极材料NiOOH,在反应中氯元素的化合价从+1价降低到-1价,得到2个电子。而Ni元素的化合价从+2价升高到+3价失去1个电子,所以还原剂硫酸镍与氧化剂次氯酸钠的物质的量之比是2:1,因此反应的离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH+Cl-+H2O。 ②原电池中负极失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以正极得到电子,发生还原反应。根据方程式可知放电时氢气是还原剂失去电子,NiOOH是氧化剂得到电子,做正极,因此正极电极反应式为NiOOH + H2O + e- = Ni(OH)2 + OH-。 ③根据表中数据可知,氢氧化亚铁完全沉淀时的pH值是9.5,根据氢氧化亚铁的溶度积常数表达式Ksp=c(Fe2+)·c2(OH-),氢氧化亚铁的溶度积常数Ksp=1.0×10-5 mol·L-1×(10-4.5mol/L)2=1.0×10-14 mol3·L-3。 |
举一反三
下列各组离子在溶液中能大量共存的是A.Na+、Ba2+、OH—、Cl— | B.Na+、NH4+、OH—、HCO3— | C.NH4+、A13+、SiO32—、CO32ˉ | D.H+、Ag+、Cl—、ClO— |
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(1)室温下在pH=12的NaCN溶液中,由水电离的c(OH—)为 mol•L—1。 (2)浓度为0.1mol•L—1的下列各物质的溶液中,c(NH4+)由大到小的顺序是___(填序号)。 ①NH4Cl ②NH4HSO4 ③NH3•H2O ④CH3COONH4 (3)某二元酸(化学式用H2A表示)在水中的电离方程式是: H2A=H+ +HA—,HAˉ H+ +A2—。 ①则Na2A溶液显____性;NaHA溶液显 性(填“酸性”、“中性”或“碱性”)。 ②若有0.1mo1•L—1Na2A的溶液,其中各种离子浓度由大到小的顺序是: (填序号)。A.c(Na+)>c(A2—)>c(OH—)>c(HA—)>c(H+) | B.c(Na+)> c(OH—)>c(HA—)> >c(A2—) > c(H+) | C.c(Na+)> c(H+)> c(A2—)> c(OH—)>c(HA—) | D.c(A2—)>c(Na+)> c(OH—) > c(H+)>c(HA—) | (4)在含有Cl—、Br—、I—的溶液中,已知其浓度均为0.1mo1/L,已知AgCl、AgBr、AgI的溶度积分别为1.6×10—10、4.l×10—15、1.5×10—16,若向混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液,试回答: ①当AgBr沉淀开始析出时,溶液中Ag+浓度是 。 ②当AgC1沉淀开始析出时,溶液中的Br—、I—是否完全沉淀 (当溶液中离子浓度小于1.0×10—5mo1/L时,认为已经沉淀完全,本空选填“是”或“否”)。 |
下列表达式书写正确的是A.CaCO3的电离方程式:CaCO3=Ca2++CO32- | B.HCO3-的电离方程式:HCO3-+H2O H3O++CO32- | C.CO32-的水解方程式:CO32-+2H2O H2CO3+2OH- | D.CaCO3的沉淀溶解平衡表达式:CaCO3(s)=Ca2+(aq)+CO32-(aq) |
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常温下在给定的四种溶液中,加入以下各种离子,各离子能在原溶液中大量共存的有A.滴加石蕊试液显红色的溶液:Fe3+、NH4+、Cl-、I- | B.pH值为1的溶液:Fe2+、Na+、Mg2+、NO3- | C.水电离出来的c(H+)=10-13mol/L的溶液:K+、HCO3-、Br-、Ba2+ | D.能与Al反应产生H2的溶液:K+、Na+、Clˉ、NO3ˉ |
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下列离子在溶液中能大量共存的是A.Fe3+、NH4+、SCN-、Cl- | B.Ba2+、H+、NO3-、SO42- | C.Fe2+、Fe3+、Na+、NO3- | D.Fe2+、NH4+、Cl-、OH- |
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