Question

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，Fe^3＋不能氧化Ni^2＋。

②已知实验温度时的溶解度：NiC₂O₄ >NiC₂O_4。H₂O > NiC₂O₄2H₂O。

③  Ksp[Ni(OH)₂]： 5．0×10^-16 ， Ksp（NiC₂O₄）： 4．0×10^-10。

认真研读题给信息，回答下列问题：

（1）酸溶后所留残渣的主要成份             （填物质名称）。

（2）用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为____________________（填化学式）；

（3）写出加入Na₂C₂O₄溶液后反应的化学方程式_____________________________。

（4）写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式                           ，该反应的平衡常数为               。

（5）电解过程中阴极反应式为：                       ，沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧化，写出氧化反应的离子方程式：                                       。

（6）铁镍蓄电池，放电时总反应：Fe+Ni₂O₃+3H₂O =Fe(OH)₂+2Ni(OH)₂，下列有关该电池的说法不正确的是                 。

A．电池的电解液为碱性溶液，电池的正极为Ni₂O₃，负极为Fe

B．电池充电时，阴极附近溶液的pH降低

C．电池放电时，负极反应为Fe+20H^一一2e^一 Fe(OH)₂

D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)₂+20H^一一2e^一 Ni₂O₃+3 H₂O

Answer

（1）碳粉

（2）Fe(OH)3；Al(OH)3；

（3）Na2C2O4+NiCl2+2H2O=2NaCl+NiC2O4·2H2O↓

（4）NiC2O4+2OH-=Ni(OH)2↓+C2O42-（2分）8．0×105L．mol-1

（5）2H2O+2e-═H2↑+2OH-；（2分）2Ni(OH)2+2OH-+Cl2═2Ni(OH)3+2Cl-

（6）B

【解析】

试题分析：（1）碳粉不溶于水、酸，酸溶后所留残渣的主要成份为碳粉。

故答案为：碳粉；

（2）用NiO调节溶液的pH，先生成Fe(OH)3沉淀，然后生成Al(OH)3沉淀。

故答案为：Fe(OH)3；Al(OH)3；

（3）NiCl2可与Na2C2O4反应生成NiC2O42H2O和NaCl，反应的化学方程式为NiCl2+Na2C2O4+2H2O═NiC2O42H2O↓+2NaCl。

故答案为：Na2C2O4+NiCl2+2H2O=2NaCl+NiC2O42H2O↓；

（4）加入NaOH溶液，NiC2O4沉淀转化为Ni（OH）2，NiC2O4+2OH-⇌Ni（OH）2+C2O42-，根据Ksp(NiC2O4)：4.0×10-10，c(Ni2+)=c(C2O42-)= =2×10-5mol/L；

根据Ksp[Ni(OH)2]：5.0×10-16，c2(OH-)= = =2.5×10-11mol2/L2；

则该反应的平衡常数= =8×105L/mol。

故答案为：NiC2O4+2OH-= Ni(OH)2↓+C2O42-；8．0×105L．mol-1；

（5）电解过程中阴极反应是水得电子产生氢气，电解NaCl溶液可以得到氧化性物质氯气，所以沉淀Ⅲ可被电解所得产物Cl2氧化生成Ni(OH)3，电极反应式为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-；Ni(OH)2+2OH-+Cl2═2Ni(OH)3+2Cl-。

故答案为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-；2Ni(OH)2+2OH-+Cl2═2Ni(OH)3+2Cl-；

（6）A．根据铁镍蓄电池放电时总反应：Fe+Ni2O3+3H2O═Fe(OH)2+2Ni(OH)2，可判断电解液为碱性，故A正确；B．充电时消耗氢氧根，阴极附近溶液的pH升高，故B错误；C．电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe（OH）2，故C正确；D．电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O，故D正确

故答案为：B。

【考点定位】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用。

【名师点睛】