Question

Ni常被镀在金属制品上以保护金属不生锈。

（1）镀镍的方法有：方法Ⅰ： 电镀镍。以NiSO₄为电镀液。

①待镀零件与电源___________相连。

方法Ⅱ：化学镀。将待镀零件浸泡在含有Ni²⁺和H₂PO₂^－的溶液中，在酸性等条件下发生下述反应：

（a）____Ni²⁺+____H₂PO₂^－+_____→___Ni ⁺+______H₂PO₃^－+____,

（b）6H₂PO₂^－+ 2H⁺＝ 2P+ 4H₂PO₃^－+ 3H₂↑

上述反应可在塑料镀件表面沉积镍—磷合金，从而达到化学镀镍的目的。

②写出并配平反应式（a）。______________

（2）LiNiO₂是一种前景很好的锂离子电池正极材料。当温度高于850℃时，LiNiO₂会分解。工业上用Ni(OH)₂与LiOH的混合物在空气流中加热到700～800℃制得 LiNiO₂，该反应的化学方程式为________________，加热温度不宜过高的原因是________________________，工业上也可用LiNO₃代替上述工艺中的LiOH，存在的缺点可能是____________。

（3）以废旧二次电池为原料回收利用合成Ni(OH)₂的工艺：

已知：酸浸后滤液中含有Ni²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Mn²⁺；K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^－38，K_sp[Al(OH)₃]=1.0×10^－33，K_sp[Ni(OH)₂]=1.6×10^－14；

①“氧化除锰”是将锰元素最终转化为MnO₂而除去，反应历程如下：

i．5S₂O₈^2－+2Mn²⁺+8H₂O=2MnO₄^－+10SO₄^2－+16H⁺；

ii．_____________________________________(用离子方程式表示)。

②调pH=5操作时，已知溶液中Ni²⁺浓度为2.0mol/L，则“滤渣II”中是否存在Ni(OH)₂沉淀?____________(列式计算，并使用必要的文字说明)。

Answer

负极 2、1、1H2O、2、1、2H+ 4Ni(OH)2+4LiOH+O24LiNiO2+6H2O 防止温度高于850℃时LiNiO2分解 产生氮氧化物，污染环境 2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+ pH=5，滤液中c(OH-)=10-9mol/L，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=2×10-18＜Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14，故无Ni(OH)2沉淀产生。

【解析】

废旧二次电池加入硫酸，结合题目信息可知，酸浸后滤液中含有Ni2+、Al3+、Fe3+、Mn2+，过滤得到残渣I为炭粉；滤液中加入NiO调节溶液pH，使溶液中Al3+、Fe3+转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，过滤分离出滤渣II为Al(OH)3、Fe(OH)3，氧化除去锰离子，过滤分离出滤渣III为MnO2，滤液中加NaOH生成Ni(OH)2．过滤分离得到Ni(OH)2，以此来解答。

(1)①电镀镍的过程中Ni2+要在镀件上被还原生成Ni单质，所以镀件为阴极，与电源负极相连；

②根据题目给出的部分反应物和生成物可知该过程中Ni2+被还原成Ni+，化合价降低1价，H2PO2－被氧化成H2PO3－，化合价升高2价，所以二者的系数比为2：1，结合元素守恒可知方程式为2Ni2++1H2PO2-+1H2O=2Ni++1H2PO3-+2H+；

(2)已知反应物有Ni(OH)2与LiOH，产物为LiNiO2，该过程中Ni元素被氧化，根据“在空气流中加热”可知氧化剂应为氧气，结合电子守恒和元素守恒可得方程式为：4Ni(OH)2+4LiOH+O24LiNiO2+6H2O；根据题目信息可知温度高于850℃时LiNiO2分解；LiNO3中硝酸根具有氧化性，反应中硝酸根被还原会生成氮氧化物污染环境；

(3)氧化除锰”是将锰元素最终转化为MnO2而除去，反应i中锰元素转化为MnO4－，需要将其还原得到MnO2，根据各元素价态变化规律和元素守恒可知该过程中MnO4－和Mn2+发生归中反应，方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+；

(4)pH=5，滤液中c(OH-)=10-9mol/L，Qc=c2(OH-)·c(Ni2+)=2×10-18＜Ksp[Ni(OH)2]=1.6×10-14，故无Ni(OH)2沉淀产生。