Question

【題目】元素周期表中的28號元素Ni有重要的用途，它有良好的耐高溫、耐腐蝕、防銹功能，在電池、催化劑方面也有廣泛應用。工業上以硫化鎳礦(含少量雜質硫化銅、硫化亞鐵)為原料制備并精制鎳的基本流程如下：

已知：電極電位(E)能體現微粒的氧化還原能力強弱，如：

H2-2e-=2H+ E=0.00V Cu-2e-=Cu2+ E=0.34V

Fe-2e-=Fe2+ E=-0.44V Ni-2e-=Ni2+ E=-0.25V

(1)鎳在周期表中的位置為_______________________________。

(2)高鎳礦破碎細磨的作用______________________________________。

(3)焰色反應實驗可以用光潔無銹的鎳絲代替鉑絲蘸取化學試劑灼燒，原因是______________________。

(4)造渣除鐵時發生的化學反應方程式___________________________________（產物以氧化形式表示)。

(5)電解制粗鎳時陽極發生的主要電極反應式_____________________________________。

(6)工業上由NiSO4溶液制得Ni(OH)2后，再滴加NaC1O溶液，滴加過程中發生反應的離子方程式為_________________________________________________________。

(7)電解精煉鎳的過程需控制pH為2～5，試分析原因______________________________，陽極泥的成分為________________(寫名稱)。

Answer 1

【答案】第四周期Ⅷ族 增大接觸面積，提高浮選率 鎳的焰色反應呈無色，不影響其他金屬元素的焰色 2FeO+SiO2 2FeOSiO2 NiS-2e-=Ni2++S 2Ni(OH)2+ClO-+H2O=2Ni(OH)3+Cl-( 2Ni(OH)2+ClO-+OH-=2NiO (OH) +Cl--+H2O) pH<2時，c(H+)大，容易在陽極放電；pH>5時，c(OH-)大，鎳離子容易沉淀 銅

【解析】

根據金屬元素在電解過程的中放電順序分析電解反應。

（1）鎳是28號元素，根據電子排布規律分析，其在第四周期Ⅷ族；

（2）高鎳礦破碎細磨是為了增大接觸面積，提高浮選率；

（3）焰色反應實驗是觀察某些金屬元素灼燒時的顏色，可以用光潔無銹的鎳絲代替鉑絲蘸取化學試劑灼燒，說明鎳的焰色反應呈無色，不影響其他金屬元素的焰色；

（4）根據流程分析，硫化亞鐵在溶煉時轉化為FeO和SO2，加入二氧化硅除鐵時，FeO轉化為Fe2SiO4，故方程式為：2FeO+SiO2 2FeOSiO2；

（5）電解制粗鎳時，陽極上硫化鎳失去電子生成鎳離子和硫，陰極是鎳離子得到電子生成鎳單質，陽極反應為：NiS-2e-=Ni2++S；

（6）Ni(OH)與 NaC1O溶液發生氧化還原反應，鎳元素化合價升高為+3價，氯元素化合價降低到-1價，根據電子守恒和質量守恒得方程式為：2Ni(OH)2+ClO-+H2O=2Ni(OH)3+Cl-或2Ni(OH)2+ClO-+OH-=2NiO (OH) +Cl--+H2O；

（7電解硫酸鎳溶液時需要考慮離子的放電順序，當氫離子濃度較大時是氫離子放電不是鎳離子放電，即pH<2時，c(H+)較大，容易在陽極放電；但當溶液的酸性很弱時，即pH>5時，c(OH-)較大，鎳離子容易沉淀。由電極電位的數據可知，鎳比銅活潑，電解精煉時，陽極上鎳失去電子，銅不能失去電子，銅轉化為陽極泥。