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、炭粉、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，并设计出相关实验流程图

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺

②某温度下一些金属氢氧化物的K_sp及沉淀析出的理论pH如表所示：

M（OH）n	Ksp	pH
开始沉淀	沉淀完全
Al（OH）3	1.9×10^-33	3.43	4.19
Fe（OH）3	3.8×10^-38	2.53	2.94
Ni（OH）2	1.6×10^-14	7.60	9.75

回答下列问题：

（1）根据表数据判断步骤②依次析出沉淀Ⅱ        和沉淀Ⅲ       （填化学式），则pH₁          pH₂（填填“＞”、“=”或“＜”），控制两种沉淀析出可利用        。

A．pH试纸         B．石蕊指示剂           C．pH计

（2）已知溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄•H₂O＞NiC₂O₄•2H₂O，则反应③的化学方程式是                          ．第③步反应后，过滤沉淀时需要的玻璃仪器有     ．若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因               、             。

（3）④中阳极反应产生的气体E为             ，验证该气体的试剂为          。

（4）试写出反应⑥的离子方程式_____________________________________________ 

Answer

（1）Fe(OH)3 Al(OH)3 ＜ C （4分）

（2）NiCl2+Na2C2O4+2H2O=NiC2O4·2H2O+2NaCl （2分）

烧杯、漏斗、玻璃棒；（3分） 滤纸破损、过滤液的液面高于滤纸的边缘（2分）

（3）Cl2 湿润的淀粉碘化钾试纸（2分）

（4）2Ni(OH)2+Cl2+2OH—=2Nii(OH)3+2Cl—（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据金属氢氧化物的Kap及沉淀析出的理论pH，结合流程图可知，先沉淀的是三价铁离子，随后沉淀的是三价铝离子，控制两种沉淀析出必须准确测定溶液PH，所以用PH计测定，故答案为：沉淀Ⅱ是Fe(OH)3 ，沉淀Ⅲ是Al(OH)3 ，PH1＜PH2，C；

（2）由溶解度：NiC2O4＞NiC2O4·H2O＞NiC2O4·2H2O和流程中的变化可知沉淀为溶解度小的NiC2O4·2H2O，所以根据转化关系写出化学方程式；在过滤装置中用到的玻璃仪器和注意问题，根据装置和操作步骤写出NiCl2+Na2C2O4+2H2O=NiC2O4.2H2O↓+2NaCl，故答案为：NiCl2+Na2C2O4+2H2O=NiC2O4.2H2O↓+2NaCl； 漏斗、玻璃棒、烧杯；玻璃棒划破滤纸、滤液超过滤纸边缘；

（3）D溶液时氯化钠溶液，电解反应方程式2NaCI+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，E气体为Cl2，故答案：Cl2，淀粉碘化钾溶液；

（4）根据转化关系和Ni2＋沉淀的PH推知，加入氢氧化钠的主要目的是把NiC2O4·2H2O沉淀转化为Ni(OH)2沉淀，为了使沉淀完全转化，加入的氢氧化钠溶液应过量，根据镍元素化合价变化，结合氧化还原反应的规律写出离子方程2Ni(OH)2+2OH－+Cl2=2Ni(OH)3 +2Cl－；

考点：考查金属回收的基本方法、难溶电解质的溶解与沉淀应用、沉淀转化的条件，铝、铁、镍元素化合物的化学性质，离子的沉淀PH范围，物质的分离、提纯的方法，实验基本操作等。