Question

【題目】三氧化二鎳(Ni2O3)是一種重要的化學材料。工業上利用含鎳廢料（鎳、鐵、 鈣、鎂合盒為主）制取草酸鎳(NiC2O4)．再高溫煅燒草酸鎳制取三氧化二鎳。（已知草酸的鈣、鎂、鎳鹽均難溶干水。）工藝流程如圖所示：

請回答下列問題：

(1)操作I為____。加入H2O2發生的主要反應的離子方程式為_____；加入碳酸鈉溶液調節pH至4.0一5.0，其目的為______。

(2)若加入NH4F時濾液中c(Mg2+)=0.02 mol/L，設溶液體積不變，使濾液中Ca2+恰好沉淀完全，即溶液中c(Ca2+ )=1×10-5mol/L，判斷此時是否有MgF2沉淀生成并加以解釋：___。（已知CaF2、MgF2的Ksp分別為2.5×10-12、7.4×10-11）

(3)草酸鎳高溫煅燒，可制得Ni2O3，同時獲得混合氣體，該混合氣體的主要成分為____。

(4)工業上還可用電解法制取N12O3，用NaOH溶液調節NiCl2溶液的pH至7.5，加入適量Na2SO4后用惰性電極電解。電解過程中產生的Cl2在弱堿性條件下生成ClO -，再把二價鎳氧化為三價鎳。ClO-氧化Ni(OH)2生成Ni2O3的離子方程式為____。以Al和Ni2O3為電極，NaOH溶液為電解質溶液組成一種新型電池，放電時，Ni2O3轉化為Ni(OH)2，該電池反應的化學方程式是____。

(5) Ni2O3還可用于制備合成氨的催化劑ConNi（1-n）Fe2O4。在其他條件相同時合成氨的相對初始速率隨催化劑中n值變化的曲線如圖，由圖可知Co2+、Ni2+兩種離子中催化效果更好的是____。

Answer 1

【答案】 加酸溶解，過濾 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 調節pH，促進鐵離子水解，沉淀完全 有沉淀生成；Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=1×10-5mol/Lc2(F-)=2.5×10-12, c2(F-)=2.5×10-7;c(Mg2+)=0.02 mol/L，Q(MgF2)=c(Mg2+)c2(F-)=0.02 mol/L×2.5×10-7=5.0×10-9>7.4×10-11=Ksp(MgF2) CO、CO2 ClO-+2Ni(OH)2=Cl-+Ni2O3+2H2O Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2 Co2+

【解析】（1）分析工藝流程圖可知，含鎳廢料（鎳、鐵、鈣、鎂合金為主），要使之變成離子，應該加酸溶解金屬，再除去不溶物，所以操作Ⅰ為加酸溶解，過濾；加雙氧水的目的是氧化Fe2＋生成Fe3+，反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；加入碳酸鈉溶液的作用是調節pH，促進鐵離子水解，沉淀完全； （2）Ksp(CaF2)=c(Ca2+ )c2(F-)=1×10-5mol/Lc2(F-)=2.5×10-12, c2(F-)=2.5×10-7;c(Mg2+)=0.02 mol/L，Q(MgF2)=c(Mg2+ )c2(F-)=0.02 mol/L×2.5×10-7=5.0×10-9>7.4×10-11= Ksp(MgF2)，故有沉淀生成；（3）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，因為生成了混合氣體，則另一氣體為CO2，所以反應生成Ni2O3、CO、CO2，故該混合氣體的主要成分為CO、CO2；（4）ClO－具有氧化性，Cl由+1價降低到-1價，Ni由+2價升高到+3價，利用化合價升降相等可配平ClO-、Ni(OH)2、Cl-、Ni2O3的系數，再利用H原子守恒配平水的系數，得到的離子方程式為ClO-+2Ni(OH)2=Cl-+Ni2O3+2H2O；以Al和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時，NiO(OH)轉化為Ni(OH)2，Ni的化合價由+3價降低到+2價，則正極反應為3NiO(OH)+3e－+3H2O=3Ni(OH)2+3OH－，負極是Al失電子生成NaAlO2，負極電極反應為Al-3e－+4OH－=AlO2-+2H2O，正、負極相加得電池的總反應，則該電池反應的化學方程式是Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2；（5）由圖可知，隨n值越大，合成氨的相對初始速率越大，而n增大，Co2+的比例增大，故Co2+的催化活性更高。