Question

【題目】廢舊電池若不進行回收利用，將對水體產生嚴重污染。某興趣小組對廢舊鎳電池正極材料[由Ni(OH)2、碳粉、Fe2O3等涂覆在鋁箔上制成]進行回收研究，設計實驗流程如下圖所示：

已知：①NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+,Cl2能氧化Ni2+為Ni3+;

②NiO+2HCl=NiCl2+H2O;

③Fe3+、Al3+、Ni3+以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表所示：

離子	Fe3+	Al3+	Ni2+
開始沉淀時的pH	1.5	3.5	7.0
完全沉淀時的pH	3.2	4.8	9.0

④Ksp[Ni(OH)2]=5.0×10-16，Ksp(NiC2O4)=4.0×10-10。

請回答下列問題：

（1）酸溶后所留殘渣的主要成份__________(填物質名稱)。

（2）步驟X的操作為用NiO調節溶液pH，首先析出的沉淀Ⅰ是__________(填化學式)，調節過程中pH不能低于___________。

（3）已知溶解度：NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O，則加入Na2C2O4溶液后析出的沉淀是__________。

（4）寫出生成沉淀Ⅲ的離子方程式__________，該反應的平衡常數為__________。

（5）用化學反應方程式表示沉淀Ⅲ轉化為Ni(OH)3________________________。

（6）過濾③后如何檢驗Ni(OH)3已洗滌干凈____________________________。

Answer 1

【答案】 碳粉 Fe(OH)3 4.8 NiC2O4·2H2O NiC2O4+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-(2分)(或NiC2O4·2H2O+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-+2H2O) 8.0×105 Cl2+2Ni(OH)2+2NaOH=2Ni(OH)3+2NaCl 取少量最后一次洗滌液于試管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若不產生白色沉淀，證明沉淀已洗滌干凈

【解析】（1）制成鎳電池電極的材料、碳粉、氧化鐵、鋁箔中，不溶于鹽酸的只有碳粉，故酸溶后的殘渣為碳粉；正確答案：碳粉。

（2）廢舊電池酸溶后的溶液中不斷加入，會使溶液中的鹽酸含量降低，溶液不斷增大。由上表可得，完全沉淀的為2.94，開始沉淀的為3.43，且的最小，故最先產生的是沉淀，其次是沉淀。要保證鐵離子、鋁離子沉淀完全，根據圖表信息可知，溶液的pH不能低于4.8；正確答案：Fe(OH)3 ；4.8。

（3）已知溶解度：NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O，則加入Na2C2O4溶液后析出的沉淀是NiC2O4·2H2O；正確答案：NiC2O4·2H2O。

（4）②過濾得到晶體NiC2O4·2H2O，在堿性環境下發生復分解反應，生成Ni(OH)2，生成沉淀Ⅲ的離子方程式NiC2O4·2H2O+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-+2H2O；或NiC2O4+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-；

該反應的平衡常數為c(C2O42-)/c2(OH-)= c(C2O42-)×c(Ni 2+)/ c2(OH-)×c(Ni 2+)=Ksp(NiC2O4)/ Ksp[Ni(OH)2]= 4.0×10-10/5.0×10-16=8.0×105；正確答案：NiC2O4+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-(或NiC2O4·2H2O+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-+2H2O) ； 8.0×105 。

（5）濾液①為與的混合液，電解該混合液時，陽極發生反應；氯氣在堿性環境下氧化Ni(OH)2生成Ni(OH)3，化學反應方程式為：Cl2+2Ni(OH)2+2NaOH=2Ni(OH)3+2NaCl ；正確答案：Cl2+2Ni(OH)2+2NaOH=2Ni(OH)3+2NaCl。

（6）該反應Cl2+2Ni(OH)2+2NaOH=2Ni(OH)3+2NaCl發生后，得到Ni(OH)3沉淀和氯化鈉溶液，檢驗Ni(OH)3已洗滌干凈的方法就是要檢驗氯離子是否存在；正確答案：取少量最后一次洗滌液于試管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若不產生白色沉淀，證明沉淀已洗滌干凈。