Question

【題目】三氧化二鎳(Ni2O3)是一種灰黑色無氣味有光澤的塊狀物，易碎成細粉末，常用于制造高能電池。工業上以金屬鎳廢料生產NiCl2，繼而生產Ni2O3的工藝流程如下：

下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L－1計算)。

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3	Ni(OH)2
開始沉淀的pH	1.1	6.5	3.5	7.1
沉淀完全的pH	3.2	9.7	4.7	9.2

（1）為了提高金屬鎳廢料浸出的速率，在“酸浸”時可采取的措施有：①適當升高溫度；②攪拌；③___________等。

（2）酸浸后的酸性溶液中含有Ni2+、Cl－，另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+等。沉鎳前需加Na2CO3控制溶液pH范圍為___________。

（3）從濾液A中可回收利用的主要物質是Na2CO3和___________。

（4）“氧化”生成Ni2O3的離子方程式為___________。

（5）工業上用鎳為陽極，電解0.05~0.1 mol·L－1 NiCl2 溶液與一定量NH4Cl組成的混合溶液，可得到高純度、球形的超細鎳粉。當其它條件一定時，NH4Cl的濃度對陰極電流效率及鎳的成粉率的影響如右圖所示，則NH4Cl的濃度最好控制為___________。

（6）如果在“沉鎳”步驟把Na2CO3改為加草酸，則可以制得草酸鎳晶體（NiC2O4·2H2O）。草酸鎳晶體在熱空氣中干燥脫水后在高溫下煅燒三小時，可以制得Ni2O3，同時獲得混合氣體。草酸鎳晶體受熱分解的化學方程式為 ___________。

Answer 1

【答案】 增大鹽酸的濃度（或將鎳廢料研成粉末等） 4.7~7.1 NaCl 2Ni2＋＋ClO－＋4OH－＝Ni2O3↓＋Cl－＋2H2O 10 g·L－1 2NiC2O4·2H2ONi2O3+3CO↑+CO2↑+4 H2O

【解析】酸浸后的酸性溶液中含有Ni2+、Cl-，另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+等，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入碳酸鈉溶液調節溶液的pH，使鋁離子、鐵離子全部沉淀，過濾后的濾液中再加入碳酸鈉沉淀鎳離子得NiCO3，濾液A中含有NaCl等物質，將NiCO3再溶于鹽酸，得氯化鎳溶液，向其中加入次氯酸鈉和氫氧化鈉溶液可得Ni2O3。

(1)為了提高金屬鎳廢料浸出的速率，還可以增大鹽酸的濃度(或將鎳廢料研成粉末等)等，故答案為：增大鹽酸的濃度(或將鎳廢料研成粉末等)；

(2)沉鎳前要將鋁離子和鐵離子沉淀完全，而鎳離子不能產生沉淀，所以溶液的PH值控制在4.7～7.1，故答案為：4.7～7.1；

(3)濾液A中主要含有氯化鈉，可回收利用，故答案為：NaCl；

(4)Cl元素由+1價降低到-1價，即反應生成NaCl，而Ni由+2價升高到+3價，生成Ni2O3，反應離子方程式為：2Ni2++ClO-+4OH-=Ni2O3↓+Cl-+2H2O，故答案為：2Ni2++ClO-+4OH-=Ni2O3↓+Cl-+2H2O；

(5)根據圖2可知，NH4Cl的濃度為10gL-1時，鎳的成粉率最高，所以NH4Cl的濃度最好控制為10 gL-1，故答案為：10 gL-1；

(6)草酸鎳(NiC2O42H2O)在熱空氣中干燥脫水后生成NiC2O4，NiC2O4再發生氧化還原反應(Ni由+2價升高到+3價，則C由+3價降低到+2價，題中要求生成混合氣體，則另一氣體為CO2)生成Ni2O3、CO、CO2，再利用化合價升降相等，Ni：升高2×(3-2)，C：升高1×(4-3)，C：降低：3×(3-2)，配平方程式為：2NiC2O4·2H2ONi2O3+3CO↑+CO2↑+4 H2O，故答案為：2NiC2O4·2H2ONi2O3+3CO↑+CO2↑+4 H2O。