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镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在...

镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害。某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,设计实验流程如下:

已知:①NiCl2易溶于水,Fe3不能氧化Ni2

②已知实验温度时的溶解度:NiC2O4NiC2O4·H2ONiC2O4·2H2O

③某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的理论pH如下表所示:

开始沉淀pH

沉淀完全pH

 

回答下列问题:

(1) NiO调节溶液的pH,依次析出沉淀________和沉淀__________(填化学式)

(2) 写出加入Na2C2O4溶液的反应的化学方程式:_____________________

(3) 检验电解滤液时阳极产生的气体的方法:___________________________

(4) 写出氧化反应的离子方程式:___________________________________

(5) 如何检验Ni(OH)3已洗涤干净?_______________________

 

Fe(OH)3 Al(OH)3 NiCl2+Na2C2O4+2H2O=NiC2O4·2H2O↓+2NaCl 用湿润的淀粉碘化钾试纸 2Ni(OH)2+2OH-+Cl2=2Ni(OH)3+2Cl- 取最后一次洗涤液,加入AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则沉淀未洗涤干净,若没有白色沉淀生成,证明沉淀已洗涤干净 【解析】 废旧镍电池电极材料中加入盐酸酸溶时,Ni(OH)2、氧化铁、铝反应生成NiCl2、FeCl3、AlCl3,残渣为碳粉;根据表中数据,加入NiO调节溶液pH时,依次获得Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀;已知实验温度时的溶解度:NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4•2H2O,向滤液中加入Na2C2O4获得NiC2O4·2H2O和NaCl,NiC2O4·2H2O中加入NaOH转化为Ni(OH)2;电解NaCl溶液得到NaOH、H2和Cl2,最后Cl2将Ni(OH)2氧化成Ni(OH)3,据此分析作答。 废旧镍电池电极材料中加入盐酸酸溶时,Ni(OH)2、氧化铁、铝反应生成NiCl2、FeCl3、AlCl3,残渣为碳粉;根据表中数据,加入NiO调节溶液pH时,依次获得Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀;向滤液中加入Na2C2O4获得NiC2O4·2H2O和NaCl,NiC2O4·2H2O中加入NaOH转化为Ni(OH)2;电解NaCl溶液得到NaOH、H2和Cl2,最后Cl2将Ni(OH)2氧化成Ni(OH)3; (1)根据表中开始沉淀和沉淀完全的pH,Fe(OH)3开始沉淀的pH=2.5,沉淀完全的pH=2.9,Al(OH)3开始沉淀的pH=3.4,沉淀完全的pH=4.2,则沉淀I为Fe(OH)3,沉淀II为Al(OH)3; (2)已知实验温度时的溶解度:NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4•2H2O,故NiCl2溶液中加入Na2C2O4反应生成NiC2O4•2H2O和NaCl,反应的方程式为:NiCl2+Na2C2O4+2H2O═NiC2O4•2H2O↓+2NaCl; (3)滤液为氯化钠溶液,电解氯化钠溶液时阳极产生氯气,用湿润的淀粉碘化钾试纸检验Cl2; (4)过滤②得到Ni(OH)2,电解氯化钠溶液产生氯气,Cl2将Ni(OH)2氧化成Ni(OH)3,反应的离子方程式为2Ni(OH)2+2OH-+Cl2═2Ni(OH)3+2Cl-; (5)根据流程,检验Ni(OH)3已洗涤干净只要检验洗涤液中不含Cl-即可,方法为:取最后一次洗涤液,加入硝酸银溶液,若有白色沉淀生成,则说明未洗涤干净,若无白色沉淀,说明已洗涤干净。  
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工业上以碳素铬铁为原料制取铬铵矾,利用电解法制取金属铬。其工艺流程如下图所示。

已知:H2SO4Cr=CrSO4H2

1)碳素铬铁是铁铬合金,粉碎后溶于硫酸和电解阳极液的混合溶液中。该过程中电解阳极液的主要作用是_____________

2)加入(NH42SO4的目的是__________________

3)结晶后的母液从绿色化学的角度可采用的处理方法是__________________

4)产品铬中含氧呈脆性,为了降低其含氧量,可通过_____提高其纯度。

 

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铬是一种银白色的坚硬金属,铬的工业用途很广,主要有金属加工、电镀、制革行业,这些行业排放的废水和废气是环境中的主要污染源。请回答下面与铬有关的一些问题。

(1)工业上冶炼铬的主要步骤如图1所示:

①已知步骤Ⅱ的反应方程式为:8Na2CrO4+6Na2S+23H2O=8Cr(OH)3↓+3Na2S2O3+22NaOH。该反应中氧化剂是___(填化学式),生成1molCr(OH)3时转移电子的物质的量为___mol

②步骤IV中电解Cr2O3的阳极反应式为___

(2)某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意图如图2A为电源的___(正极”“负极”),阳极区溶液中发生的氧化还原反应为___

(3)化学需氧量(COD)可量度水体受有机物污染的程度。它是在强酸并加热条件下,用K2Cr2O7作强氧化剂处理水样时所消耗的K2Cr2O7的量,换算成相当于O2的含量(mg/L)。某研究性学习小组测定某水样的化学需氧量(COD),过程如下:

.VamL水样于锥形瓶,加入10.00mL0.2500mol/L K2Cr2O7溶液;

.加碎瓷片少许,然后慢慢加入少量硫酸,混合均匀,加热;

.反应完毕后,冷却,加指示剂,用cmol/L的硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定。终点时消耗硫酸亚铁铵溶液VbmL(此步操作的目的是用Fe2+把多余的Cr2O72-反应成Cr3+)

①Ⅰ中,量取K2Cr2O7溶液的仪器是___

②Ⅱ中,碎瓷片的作用是___

③该水样的化学需氧量COD=___(用含cVaVb的表达式表示)

 

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合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程大致为:

合成塔和接触室中的反应分别为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H0 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H0

1)写出流程中设备的名称:B____________X___________

2)进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理,最理想的热处理方法是_________________

3)采用循环操作可提高原料的利用率,下列生产中,采用循环操作的是____________(填序号)。

①硫酸工业  ②合成氨工业    ③硝酸工业

4)工业上常用98.3%的浓硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是_______________________

5)工业生产中常用氨——酸法进行尾气脱硫,以达到消除污染、废物利用的目的。硫酸工业尾气中的SO2经处理可以得到一种化肥,该肥料的化学式是_____________

 

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铁黄是一种重要的颜料,化学式为Fe2O3·xH2O,广泛用于涂料、橡胶、塑料、文教用品等工业。实验室模拟工业利用硫酸渣(Fe2O3及少量的CaOMgO)和黄铁矿粉(主要成分为FeS2)制备铁黄的流程如图:

1)操作Ⅰ与操作Ⅱ中都用到玻璃棒,玻璃棒在两种操作中的作用分别是______

2)试剂a最好选用___(供选择使用的有:铝粉、空气、浓HNO3);其作用是___

3)上述步骤中需用到氨气。下列装置可用于实验室制氨气的是___(填序号)

4)检验溶液Z中含有NH4+的方法是___

5)查阅资料知,在不同温度下Fe2O3CO还原,产物可能为Fe3O4FeOFe,固体质量与反应温度的关系如图所示。

根据图象推断650℃时Fe2O3还原产物的化学式为___,并设计一个简单的实验,证明该还原产物的成分(简述实验操作、现象和结论)___。仪器自选。可供选择的试剂:稀H2SO4、稀盐酸、H2O2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液。

 

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铁生锈是一种常见的自然现象,其主要的化学反应方程式为:4Fe3O22xH2O2Fe2O3·xH2O。右图为一放在水槽中的铁架,水位高度如右图所示。最容易生锈的铁架横杆是

A. B.

C. D.

 

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