Question

元素周期表中的28号元素Ni有重要的用途，它有良好的耐高温、耐腐蚀、防锈功能，在电池、催化剂方面也有广泛应用。工业上以硫化镍矿(含少量杂质硫化铜、硫化亚铁)为原料制备并精制镍的基本流程如下：

已知：电极电位(E)能体现微粒的氧化还原能力强弱，如：

H₂-2e^-=2H⁺    E=0.00V    Cu-2e^-=Cu²⁺        E=0.34V

Fe-2e^-=Fe²⁺    E=-0.44V        Ni-2e^-=Ni²⁺        E=-0.25V

(1)镍在周期表中的位置为_______________________________。

(2)高镍矿破碎细磨的作用______________________________________。

(3)焰色反应实验可以用光洁无锈的镍丝代替铂丝蘸取化学试剂灼烧，原因是______________________。

(4)造渣除铁时发生的化学反应方程式___________________________________（产物以氧化形式表示)。

(5)电解制粗镍时阳极发生的主要电极反应式_____________________________________。

(6)工业上由NiSO₄溶液制得Ni(OH)₂后，再滴加NaC1O溶液，滴加过程中发生反应的离子方程式为_________________________________________________________。

(7)电解精炼镍的过程需控制pH为2～5，试分析原因______________________________，阳极泥的成分为________________(写名称)。

Answer

第四周期Ⅷ族 增大接触面积，提高浮选率 镍的焰色反应呈无色，不影响其他金属元素的焰色 2FeO+SiO2 2FeO•SiO2 NiS-2e-=Ni2++S 2Ni(OH)2+ClO-+H2O=2Ni(OH)3+Cl-( 2Ni(OH)2+ClO-+OH-=2NiO (OH) +Cl--+H2O) pH<2时，c(H+)大，容易在阳极放电；pH>5时，c(OH-)大，镍离子容易沉淀 铜

【解析】

根据金属元素在电解过程的中放电顺序分析电解反应。

（1）镍是28号元素，根据电子排布规律分析，其在第四周期Ⅷ族；

（2）高镍矿破碎细磨是为了增大接触面积，提高浮选率；

（3）焰色反应实验是观察某些金属元素灼烧时的颜色，可以用光洁无锈的镍丝代替铂丝蘸取化学试剂灼烧，说明镍的焰色反应呈无色，不影响其他金属元素的焰色；

（4）根据流程分析，硫化亚铁在溶炼时转化为FeO和SO2，加入二氧化硅除铁时，FeO转化为Fe2SiO4，故方程式为：2FeO+SiO2 2FeO•SiO2；

（5）电解制粗镍时，阳极上硫化镍失去电子生成镍离子和硫，阴极是镍离子得到电子生成镍单质，阳极反应为：NiS-2e-=Ni2++S；

（6）Ni(OH)与 NaC1O溶液发生氧化还原反应，镍元素化合价升高为+3价，氯元素化合价降低到-1价，根据电子守恒和质量守恒得方程式为：2Ni(OH)2+ClO-+H2O=2Ni(OH)3+Cl-或2Ni(OH)2+ClO-+OH-=2NiO (OH) +Cl--+H2O；

（7电解硫酸镍溶液时需要考虑离子的放电顺序，当氢离子浓度较大时是氢离子放电不是镍离子放电，即pH<2时，c(H+)较大，容易在阳极放电；但当溶液的酸性很弱时，即pH>5时，c(OH-)较大，镍离子容易沉淀。由电极电位的数据可知，镍比铜活泼，电解精炼时，阳极上镍失去电子，铜不能失去电子，铜转化为阳极泥。