Question

镍的抗腐蚀性佳，主要用于合金和电镀，也可用作良好的催化剂。现准确称量8g粗镍（含有少量Fe、Cu以及难与酸、碱反应的杂质）进行如下提纯。

请回答下列问题：

（1）写出稀硝酸溶解镍的离子方程式___。

（2）在溶液A的净化除杂中，首先将溶液A煮沸，调节pH=5.5，继续加热煮沸5min，加热过程中补充适量的水保持溶液的体积不变，静止一段时间后，过滤出Fe₂O₃、FeO(OH)。

①写出煮沸过程中生成FeO(OH)的离子方程式___。

②控制溶液的pH，可利用___。

a.pH试纸     b.石蕊指示剂    c.pH计

③为了得到纯净的溶液B，还需要加入以下物质___（填字母）进行除杂。（已知：K_sp（CuS）=8.8×10^-36；K_sp（NiS）=3.2×10^-19；K_sp[Cu(OH)₂]=2.2×10^-20；K_sp[Ni(OH)₂]=5.4×10^-16）

a.NaOH      b.Na₂S     C.H₂S    d.NH₃·H₂O

（3）在快速搅拌下缓慢向溶液B中滴加12%的H₂C₂O₄溶液，溶液中即可析出NiC₂O₄·2H₂O，搅拌下煮沸2min冷却。操作X包括：过滤、洗涤和烘干，采用如图的装置进行过滤（备注：该图是一个通过水泵减压过滤的装置）。这种抽滤其优点是___，装置B的主要作用是___，若实验过程中发现倒吸现象，应采取的措施是___。

（4）在该生产过程中需要纯净的H₂。若实验室要制备纯净的H₂，发生装置不可以选择___（选填代号）。

（5）用电子天平称取0.5000g的NiO样品，加入一定体积的6mol/L的盐酸恰好完全溶解，将所得到的溶液配制成250mL的溶液。取出20mL加入锥形瓶，按照如下滴定原理进行沉淀滴定，最终得到干燥的固体mg，则镍元素的质量分数为___。（写出表达式即可）

[一定条件下丁二酮肟（，简写为C₄N₂H₈O₂）能和Ni²⁺反应生产鲜红色的沉淀，其方程式为：Ni²⁺+2C₄N₂H₈O₂+2NH₃·H₂O=Ni(C₄N₂H₇O₂)₂↓+2NH₄⁺+2H₂O，Ni(C₄N₂H₇O₂)₂的摩尔质量为289g/mol]。Ni²⁺能与CO₃^2-、C₂O₄^2-、S^2-等离子形成沉淀，但为什么很多情况下选用丁二酮肟有机沉淀剂？___。

Answer

3Ni+8H++2NO3-=3Ni2++2NO+4H2O Fe3++2H2OFeO(OH)↓+3H+ c c 速度快 安全瓶 旋开K B ×100% 生成沉淀质量大，称量误差小，分析结果准确度高

【解析】

粗镍与稀硝酸反应，生成镍离子、铁离子、铜离子等，经过净化、除杂，溶液B为硝酸镍溶液，加入H2C2O4生成NiC2O4·2H2O，经过操作X过滤、洗涤和烘干得到NiC2O4·2H2O晶体，在空气中加热生成三氧化二镍，再加热生成NiO，NiO与氢气发生氧化还原反应生成纯镍。

（1）镍与硝酸反应成Ni2+、NO和水，离子方程式为3Ni+8H++2NO3-=3Ni2++2NO+4H2O。

（2）①将溶液A煮沸，调节pH=5.5，继续加热煮沸5min，铁离子水解生成FeO(OH)，离子方程式为Fe3++2H2OFeO(OH)↓+3H+。

②实验中要准备测量溶液的pH，只有pH计可以。

③为了得到纯净的溶液B，需要除去Cu2+，又不能减少Ni2+，由溶度积常数可知，CuS的溶解度最小，且远远小于NiS的溶解度，能实现很好的分离，故选择H2S。

（3）由于水流的作用，使漏斗下端的压强小于外界大气压，可以加速过滤的速度；装置B的主要作用是安全瓶；若实验过程中发生倒吸现象，先旋开旋塞K，恢复常压后关闭抽水泵。

（4）实验室制氢气采用锌与稀硫酸反应，不需要加热，装置B为加热制气装置，不符合题意，答案选B。

（5）NiO与盐酸反应生成Ni2+，取250mL中的20mL溶液用丁二酮肟滴定Ni2+发生反Ni2++2C4N2H8O2+2NH3·H2O=Ni(C4N2H7O2)2↓+2NH4++2H2O，得到干燥的固体mg，则Ni(C4N2H7O2)2的质量为mg，其中镍元素的质量为 ；则0.5g样品中镍元素的质量为 ，镍元素的质量分数为×100%。

Ni2+与丁二酮肟反应生成的沉淀质量大，称量误差小，分析结果准确度高，故选用丁二酮肟有机沉淀剂。