Question

(14分)某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO₄。已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al(31％)、Fe(1．3％)的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3％)。

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

（1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是              

（2）“酸浸”时所加入的酸是                     (填化学式)。

（3）加入H₂O₂时发生反应的离子方程式为              

（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是              

（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeS0₄·7H₂0)，其原因可能是               (写出一点即可)。

（6）NiS0₄·7H₂0可用于制备镍氢电池(NiMH)，镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni(OH)₂+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为        。

Answer

（1）2Al+2OH-+2H2O=AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。

（2）H2SO4。

（3）H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O：。

（4）3.2~7.1。

（5）H2O2的用量不足（或H2O2失效或保温时间不足）导致Fe2+末被氧化完全。

（6）NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+ OH-

【解析】

试题分析：（1）已知含镍废催化剂主要含有Ni、Al、Fe的单质及氧化物，碱浸时离子反应为Al+2OH-+2H2O=AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。（2）工艺目的是制备NiSO4所以应加H2SO4。

（3）加双氧水目的是氧化Fe2+，化学反应为H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O：。 （4）操作b调节溶液的pH的目的使Fe3+生成Fe（OH）3沉淀而除去但不使Ni2+生成沉淀。由表中数据可知pH的调控范围为3.2~7.1。（5）产品中混有少量绿矾(FeS04·7H20)，说明部分Fe2+末被完全氧化可能原因为H2O2的用量不足（或H2O2失效或保温时间不足）导致Fe2+末被氧化完全。（6）由充电过程中总反应化学方程式Ni(OH)2+M=NiOOH+MH可知放电时正极NiOOH转变为Ni(OH)2，电极反应为NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+ OH-

考点：了解常见Fe、Al及其重要化合物的主要性质及其应用。了解盐的水解。了解盐类水解的原理，了解常见化学电源的种类及其工作原理。