Question

鎳電池廣泛應用于混合動力汽車系統，電極材料由Ni（OH）₂、炭粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成．由于電池使用后電極材料對環境有危害，某興趣小組對該電池電極材料進行資源回收研究，并設計出相關實驗流程圖

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺
②某溫度下一些金屬氫氧化物的K_sp及沉淀析出的理論pH如表所示：

M（OH）n	Ksp	pH
		開始沉淀	沉淀完全
Al（OH）3	1.9×10-33	3.43	4.19
Fe（OH）3	3.8×10-38	2.53	2.94
Ni（OH）2	1.6×10-14	7.60	9.75

 
回答下列問題：
（1）根據表數據判斷步驟②依次析出沉淀Ⅱ       和沉淀Ⅲ      （填化學式），則pH₁         pH₂（填填“＞”、“=”或“＜”），控制兩種沉淀析出可利用        。
A．pH試紙         B．石蕊指示劑          C．pH計
（2）已知溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄?H₂O＞NiC₂O₄?2H₂O，則反應③的化學方程式是                          ．第③步反應后，過濾沉淀時需要的玻璃儀器有    ．若過濾時發現濾液中有少量渾濁，從實驗操作的角度給出兩種可能的原因                、             。
（3）④中陽極反應產生的氣體E為             ，驗證該氣體的試劑為          。
（4）試寫出反應⑥的離子方程式_____________________________________________ 

Answer 1

（1）Fe(OH)₃    Al(OH)₃   ＜     C  （4分）
（2）NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O=NiC₂O₄·2H₂O+2NaCl （2分）
燒杯、漏斗、玻璃棒；（3分） 濾紙破損、過濾液的液面高于濾紙的邊緣（2分）
（3）Cl₂     濕潤的淀粉碘化鉀試紙（2分）
（4）2Ni(OH)₂+Cl₂+2OH^—=2Nii(OH)₃+2Cl^—（2分）

解析試題分析：（1）根據金屬氫氧化物的Kap及沉淀析出的理論pH，結合流程圖可知，先沉淀的是三價鐵離子，隨后沉淀的是三價鋁離子，控制兩種沉淀析出必須準確測定溶液PH，所以用PH計測定，故答案為：沉淀Ⅱ是Fe(OH)₃，沉淀Ⅲ是Al(OH)₃ ，PH₁＜PH₂，C；
（2）由溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄·H₂O＞NiC₂O₄·2H₂O和流程中的變化可知沉淀為溶解度小的NiC₂O₄·2H₂O，所以根據轉化關系寫出化學方程式；在過濾裝置中用到的玻璃儀器和注意問題，根據裝置和操作步驟寫出NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O=NiC₂O₄.2H₂O↓+2NaCl，故答案為：NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O=NiC₂O₄.2H₂O↓+2NaCl； 漏斗、玻璃棒、燒杯；玻璃棒劃破濾紙、濾液超過濾紙邊緣；
（3）D溶液時氯化鈉溶液，電解反應方程式2NaCI+2H₂O2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，E氣體為Cl₂，故答案：Cl₂，淀粉碘化鉀溶液；
（4）根據轉化關系和Ni^2＋沉淀的PH推知，加入氫氧化鈉的主要目的是把NiC₂O₄·2H₂O沉淀轉化為Ni(OH)₂沉淀，為了使沉淀完全轉化，加入的氫氧化鈉溶液應過量，根據鎳元素化合價變化，結合氧化還原反應的規律寫出離子方程2Ni(OH)₂+2OH^－+Cl₂=2Ni(OH)₃ +2Cl^－；
考點：考查金屬回收的基本方法、難溶電解質的溶解與沉淀應用、沉淀轉化的條件，鋁、鐵、鎳元素化合物的化學性質，離子的沉淀PH范圍，物質的分離、提純的方法，實驗基本操作等。