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三氧化二镍。已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。根据下列工艺流程示意图回答问题。

（1）操作1为　　　　。

（2）生产过程中多次进行过滤，实验室进行过滤操作中需用到玻璃棒，下列实验操作中哪些操作中玻璃棒的作用完全相同的是　　　　（填选项字母）。

①配制0.1mol/L的H2SO4溶液

②测定Na2CO3溶液的pH

③用KI淀粉试纸检验溶液中的氧化性离子

④加热食盐溶液制备NaCl晶体

⑤配制20%的KNO3溶液

A．①⑤　　B．②③　　C．④⑤　　D．①④

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

加入Na2CO3溶液调pH至4.0～4.5，其目的为                                ；

加入NH4F后除掉的杂质是                。

（4）草酸镍（NiC2O4·2H2O）在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧三小时，制得Ni2O3，同时获得混合气体。草酸镍受热分解的化学方程式为                  。

（5）工业上还可用电解法制取Ni2O3。用NaOH溶液调节NiCl2溶液的pH至7.5，加入适量Na2SO4后采用惰性电极电解。电解过程中产生的Cl2有80%在弱碱性条件下生成ClO－，再把二价镍氧化为三价镍。ClO－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　　　　。

（6）电解法制取Ni2O3的实际过程中，有时获得一种结晶水合物，已知含1molNi的该物质中含有0.5mol结晶水。取该化合物20.2g进行充分加热，获得Ni2O3固体和0.2mol水，则该结晶水合物的化学式为　　                               　　。

Answer 1

【知识点】电解原理、配制一定浓度溶液计算

【答案解析】（15分，除注明外其余每空2分）

（1）加酸溶解，过滤（1分）     （2）BC

（3）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；  促进Fe3＋水解沉淀完全（1分）；  Ca2＋、Mg2＋

（4）2NiC2O4Ni2O3＋3CO↑＋CO2↑

（5）ClO－＋2Ni(OH)2===Cl－＋Ni2O3＋2H2O　1.25a mol

（6）NiOOH·H2O或2NiOOH·H2O

   解析：（1）分析框图：含镍废料（镍、铁、钙、镁合金为主），要使之变成离子，应该加酸溶解，溶解金属，再除去不溶物过滤；
（2）①配制O.1mol/L的H2SO4溶液，搅拌引流作用；
②测定Na2CO3溶液的pH，玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上测定；
③用KI淀粉试纸检验 溶液中氧化性离子，玻璃棒蘸取溶液滴在KI淀粉试纸上测定；
④加热食盐溶液制备NaCl晶体，玻璃棒搅拌避免局部受热固体飞溅；
⑤配制20%的KNO3溶液，玻璃棒搅拌加速溶解；
所以②③和④⑤符合；故答案为：BC．
（3）加双氧水的目的是氧化生成Fe3+，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O，加入碳酸钠溶液的作用是调节pH，促进铁离子水解沉淀完全，再加入NH4F的目的是除去钙离子、镁离子，故最后加草酸时生成草酸镍沉淀；
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O，促进铁离子水解沉淀完全，Ca2+、Mg2+；
（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）生成Ni2O3、CO、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），配平方程式为：2NiC2O4Ni2O3＋3CO↑＋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的计量数，再利用H原子守恒配平水的计量数，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；
 ClO-+2Ni（OH）2═Cl-+Ni2O3+2H2O
  1       2
n（ClO-） a mol 
则n（ClO-）=0.5 a mol
   Cl2+2OH-═ClO-+Cl-+H2O
0.8n（Cl2）   0.5 a mol 
则n（Cl2）=0.625 a mol
进行电解时：2Cl--2e-═Cl2↑
                    2   1
              n（e-）  0.625 a mol 
则n（e-）=1.25a mol；
（6）0.2 mol水的质量为3.6g，则m（Ni2O3）=20.2 g-3.6g=16.6g，n（Ni2O3）=0.1mol，即：n（Ni2O3）：n（H2O）=0.1mol：0.2 mol=1：2，再利用原子守恒写成结晶水合物的形式，“1mol该物质中含有0.5 mol结晶水”，即NiOOH·H2O或整合成：2NiOOH•H2O；

【思路点拨】本题考查了流程分析推断，实验操作步骤的分析判断，化学方程式计算和电解原理分析应用，题目综合性较大，难度较大。