Question

三氧化二镍（Ni₂O₃)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。工业上利用含镍废料（镍、铁、钙、镁合金为主）制取草酸镍（NiC₂O₄·2H₂O)，再高温煅烧草酸镍制取Ni₂O₃.已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。工艺流程图如图所示：

回答下列问题：

(1)“操作I”为“酸浸”，为了提高酸浸的效率，可以采取的措施为__________（写出两条）。

(2)加入H₂O₂发生的主要反应的离子方程式为________________

(3)加入碳酸钠溶液调pH至4.0~5.0，其目的是___________________

(4)将草酸镍（NiC₂O₄·2H₂O)在热空气中干燥脱水，再采用高温煅烧，可制得Ni₂O₃，同时获得混合气体，该混合气体的主要成分为水蒸气和_________________

(5)工业上还可用电解法制取Ni₂O₃用NaOH溶液调 NiCl₂，溶液的pH至7.5，加入适量Na ₂SO₄后利用惰性电极电解。电解过程中产生的Cl₂，有80%在弱碱性条件下生成CIO^-，再把二价镍氧化为三价镍。CIO^-氧化Ni(OH)₂生成Ni₂O₃的离子方程式为_______________________amol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过电子的物质的量为_______mol.

(6)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成原电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，则放电时负极的电极反应式为_______________

Answer

将含镍废料粉碎、适当增大稀硫酸的浓度、适当升温、搅拌等方法(任选2种) 2Fe2++ H2O2+2H+= 2Fe3++ 2H2O 促进Fe3+水解沉淀完全 CO、CO2 ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+Ni2O3+2H2O 1.25a Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O

【解析】

将含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)进行酸浸，转化为含有Ni2+、Fe2+、Ca2+、Mg2+的浸出液，向浸出液中加入双氧水，将Fe2+转化为Fe3+，再加入碳酸钠，调节溶液pH值，将Fe3+转化为氢氧化铁和碳酸钙沉淀过滤除去，再向滤液中加入NH4F，使Ca2+、Mg2+转化为CaF2、MgF2过滤除去，得到的滤液中加入草酸，将Ni2+转化为NiC2O4·2H2O，据此分析解答。

(1)“操作I”为“酸浸”，为了提高酸浸的效率，可以将含镍废料粉碎、适当增大稀硫酸的浓度、适当升温、搅拌等方法；

(2)加入H2O2，将Fe2+转化为Fe3+，离子方程式为：2Fe2++ H2O2+2H+= 2Fe3++ 2H2O；

(3)加入碳酸钠溶液调pH至4.0~5.0，其目的是促进Fe3+水解转化为氢氧化铁沉淀完全；

(4)草酸镍(NiC2O4∙2H2O)在热空气中干燥脱水后生成NiC2O4，NiC2O4再发生氧化还原反应(Ni由+2价升高到+3价，则C由+3价降低到+2价，题中要求生成混合气体，则另一气体为CO2)，再利用化合价升降相等，Ni：升高2×(3-2)，C：升高1×(4-3)，C：降低：3×(3-2)，生成Ni2O3、CO、CO2，配平方程式为：2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑，该混合气体的主要成分为水蒸气和CO、CO2 ；

(5)Cl由+1价降低到-1价，Ni由+2价升高到+3价，利用化合价升降相等可配平ClO-、Ni(OH)2、Cl-、Ni2O3的系数，再利用H原子守恒配平水的系数，最后可利用O原子检查配平是否正确，得到离子方程式为：ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+Ni2O3+2H2O；

则n(ClO-)=0.5 a mol；

则n(Cl2)=0.625a mol；

进行电解时：

则n(e-)=1.25a mol；

(6)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，发生还原反应，则Al发生氧化反应，碱性条件下得到NaAlO2，该电池反应的化学方程式是：Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=3Ni(OH)2+NaAlO2，则放电时负极的电极反应式为Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O。