Question

【题目】目前全世界的镍（Ni）消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第五位。镍常用于各种高光泽装饰漆和塑料生产，也常用作催化剂。

Ⅰ.（镍粉制备）

工业用电解镍新液（主要含NiSO4，NiCl2等）制备碱式碳酸镍晶体[xNiCO3●yNi(OH)2●ZH2O]，并利用其制备镍粉的流程如下：

（1）反应器中的一个重要反应为3NiSO4+3Na2CO3+2H2O=NiCO32Ni(OH)2+3Na2SO4+2X，X的化学式为_____。

（2）物料在反应器中反应时需要控制反应条件。

分析下图，反应器中最适合的温度及pH分别为_____℃、_____。

（3）生产中，pH逐渐增加，生成Ni(OH)2含量也相对增加，则生成的碱式碳酸镍晶体中，镍的含量将_____（填“升高”、“降低”或“不变”）。

（4）操作2含过滤、水洗、95%酒精浸泡、晾干等操作，其中用95%酒精浸泡的目的是_____。

Ⅱ.（测定碱式碳酸镍晶体的组成）

为测定碱式碳酸镍晶体[xNiCO3●yNi(OH)2●ZH2O]组成，某小组设计了如下实验方案及装置：

（资料卡片）

①碱式碳酸镍晶体受热会完全分解生成NiO、CO2和H2O

②碱石灰是NaOH和CaO的混合物，可以吸收CO2和H2O

（实验步骤）

①检查装置气密性；②准确称量3.77g碱式碳酸镍晶体[xNiCO3●yNi(OH)2●ZH2O]放在B装置中，连接仪器；③打开弹簧夹a，鼓入一段时间空气，分别称量装置C、D、E的质量；

④关闭弹簧夹a，加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出；⑤打开弹簧夹a，缓缓鼓入一段时间空气；⑥分别准确称量装置C、D、E的质量；⑦根据数据进行计算（相关数据如下表）

	装置C/g	装置D/g	装置E/g
加热前	250.00	190.00	190.00
加热后	251.08	190.44	190.00

（实验分析及数据处理）

（1）实验过程中步骤⑤鼓入空气的目的是_____。

（2）计算3.77g碱式碳酸镍晶体[xNiCO3●yNi(OH)2●ZH2O]中镍元素的质量_____。最终通过计算得到了碱式碳酸镍晶体的组成。

（实验反思）

（3）另一小组同学加热时在酒精灯上加了铁丝网罩，实验结束后，称得装置B中残留固体质量明显增大。经查阅资料发现：在温度控制不当导致温度过高时，NiO会被氧化成Ni2O3。该组同学称得残留的固体中镍元素的质量分数可能是_____。

A　70.1%　　　　B　75.9%　　　　C　78.7%　　　　D　79.6%

Answer 1

【答案】CO2 55 8.3 升高 使固体能快速晾干 将生成物带入吸收装置中，使生成物能够被完全吸收，防止生成物残留带来计算误差 1.77g B

【解析】

Ⅰ．[镍粉制备]（1）反应器中的一个重要反应为3NiSO4+3Na2CO3+2H2O=NiCO32Ni（OH）2+3Na2SO4+2X，反应前Ni原子共3个、S原子共3个、O原子共23个、Na原子6个、C原子3个、H原子4个，反应后现有：Ni原子3个、S原子共3个、O原子共19个、Na原子6个、C原子1个、H原子4个，少O原子4个，C原子2个，而这些微粒包含在2个X分子中，所以X的化学式为CO2；

（2）根据给出的温度和pH对杂质含量的影响图可知，要想杂质含量最低，则需要控制反应器中最适合的温度及pH分别为55℃、8.3；

（3）由于NiCO3中含镍量比Ni（OH）2中低，生产中，pH逐渐增加，生成Ni（OH）2含量也相对增加，而Ni（OH）2中含镍量高，所以会造成生成的碱式碳酸镍晶体中，镍的含量将升高；

（4）操作2含过滤、水洗、95%酒精浸泡、晾干等操作，由于酒精易挥发，所以用95%酒精浸泡的目的是便于快速晾干；

Ⅱ．[测定碱式碳酸镍晶体的组成]（1）实验过程中步骤⑤鼓入空气的目的是为了将生成物带入吸收装置中，使生成物能够被完全吸收，防止生成物残留带来计算误差；

（2）反应生成水的质量为：251.08g-250.00g=1.08g，反应生成二氧化碳质量为：190.44g-190.00g=0.44g，反应生成NiO质量为：3.77g-1.08g-0.44g=2.25g，3.77g碱式碳酸镍晶体[xNiCO3yNi（OH）2zH2O]中镍元素的质量为：2.25g×59÷75×100%=1.77g；

（3）如果固体全部是Ni2O3，Ni2O3中镍元素质量分数为：×100%=71.08%，NiO中镍元素质量分数为：×100%=78.67%，该组同学称得的残留固体中镍元素的质量分数应该是大于71.08%，小于78.67%，因此该组同学称得的残留固体中镍元素的质量分数可能是B。