Question

【題目】鎳電池開始應(yīng)用于新能源汽車，但電池使用后電極材料對環(huán)境還是有一定的危害， 某型號鎳電池的電極材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成。研究小組設(shè)計如下工藝流程，對該電池的電極材料進(jìn)行資源回收：

已知:①NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+。

②實驗溫度時的溶解度:NiC2O4> NiC2O4H2O> NiC2O42H2O

③某溫度下：Ksp[Ni(OH)2] = 5.0×10-16、Ksp[NiC2O4]=4.0×10-10、Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Al(OH)3]=3.0×10-34

回答下列問題：

（1）用NiO調(diào)節(jié)溶液的pH，首先析出的沉淀是__________，控制這兩種沉淀能夠依次析出可利用________(儀器名稱)。

（2）過濾①得到的沉淀為___________，洗滌Ni(OH)3沉淀的方法是__________。

（3）寫出加入NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_________，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=_________。

（4）電解過程中陰極反應(yīng)式為___________，沉淀Ⅲ可被電解所得產(chǎn)物之一氧化，寫出“氧化”的離子方程式____________。

（5）鐵鎳蓄電池的電池總反應(yīng)為Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2，該電池的電解液為___________（填“酸性”或“堿性”）溶液，充電時正極的電極反應(yīng)式為_________。

Answer 1

【答案】（1）Fe(OH)3，pH計（或pH傳感器）；

（2）NiC2O42H2O，向漏斗中加蒸餾水至浸沒固體，待其自然流干后重復(fù)2~3次；

（3）NiC2O4+2OH-==Ni(OH)2+C2O42-，8.0×105；

（4）2H2O+2e-==H2↑+2OH-（或2H++2e-==H2↑），2Ni(OH)2+2OH-+Cl2═=2Ni(OH)3+2Cl-；

（5）堿性，2Ni(OH)2-2e-+2OH-==Ni2O3+3H2O。

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)溶度積的數(shù)量級，F(xiàn)e(OH)3最小，因此調(diào)節(jié)pH，F(xiàn)e3＋先沉淀出來，即Fe(OH)3，Fe3＋和Al3＋轉(zhuǎn)化成沉淀，需要控制溶液的OH，因此需要OH計；(2)過濾①加入Na2C2O4且根據(jù)信息②，出現(xiàn)的沉淀是NiC2O4·2H2O，洗滌沉淀的方法是：向漏斗中加蒸餾水至浸沒固體，待其自然流干后重復(fù)2~3次；（3）過根據(jù)溶度積，沉淀轉(zhuǎn)化成更難溶的Ni(OH)2，因此離子反應(yīng)式為NiC2O4＋2OH－=Ni(OH)2＋C2O42－，K=c(C2O42－)/c2(OH－)=c(C2O42－)×c(Ni2＋)/=c(C2O42－)×c(Ni2＋)/[c2(OH－)×(c(Ni2＋)]=Ksp(NiC2O4)/Ksp(Ni(OH)2=4×10－10/5×10－16=8.0×105；(4)電解液為氯化鈉的水溶液，根據(jù)電解原理，陽離子在陰極放電，按照放電順序是H＋放電，即2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陽極上反應(yīng)式是2Cl－－2e－=Cl2↑，因此氧化的離子反應(yīng)式為：2Ni(OH)2+2OH－+Cl2=2Ni(OH)3+2Cl－；(5)產(chǎn)物是Fe(OH)2和Ni(OH)2，因此電解液為堿性，充電時電池的正極接電源的正極，反應(yīng)式是正極反應(yīng)式的逆過程，因此是2Ni(OH)2-2e－+2OH－=Ni2O3+3H2O。