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、碳粉、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，设计实验流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺．
②已知实验温度时的溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄?HO＞NiC₂O₄?2H₂O
③K_sp[Ni（OH）₂]=5.0×10^-16，K_sp（NiC₂O₄）=4.0×10^-10
回答下列问题：
（1）酸溶后所留残渣的主要成分为

 

（填物质名称）．
（2）用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为

 

（填化学式）．
（3）写出加入Na₂C₂O₄溶液后反应的化学方程式：

 

．
（4）写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式：

 

．
（5）电解过程中阴极反应式

 

，沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧化，写出氧化反应的离子方程式：

 

．
（6）铁镍蓄电池，放电时总反应为：Fe+Ni₂O₃+3H₂O=Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂，下列有关该电池的说法不正确的是

 

A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni₂O₃、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe+2OH^--2e^-=Fe（OH）₂
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）₂+2OH^--2e-=Ni₂O₃+3H₂O．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：废旧镍电池电极材料由Ni（OH）₂、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成，流程分析可知，酸溶过程中Ni（OH）₂、氧化铁及Al与盐酸反应，滤渣为碳，过滤得到滤液，加入NiO调节溶液PH，将铁离子、铝离子转化为Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，过滤得到滤液中加入草酸钠溶液反应生成NiC₂O₄晶体，向过滤2中加入NaOH溶液，NiC₂O₄?2H₂O转化为Ni（OH）₂，滤液电解生成氯气和碱，最终氢氧化镍被氯气氧化得到Ni（OH）₃．

解答： 解：废旧镍电池电极材料由Ni（OH）₂、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成，流程分析可知，酸溶过程中Ni（OH）₂、氧化铁及Al与盐酸反应，滤渣为碳，过滤得到滤液，加入NiO调节溶液PH，将铁离子、铝离子转化为Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，过滤得到滤液中加入草酸钠溶液反应生成NiC₂O₄晶体，向过滤2中加入NaOH溶液，NiC₂O₄?2H₂O转化为Ni（OH）₂，滤液电解生成氯气和碱，最终氢氧化镍被氯气氧化得到Ni（OH）₃．
解：（1）碳粉不溶于水、酸，酸溶后所留残渣的主要成份为碳粉，
故答案为：碳粉；
（2）用NiO调节溶液的pH，先生成Fe（OH）₃沉淀，然后生成Al（OH）₃沉淀，
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）NiCl₂可与Na₂C₂O₄反应生成NiC₂O₄?2H₂O和NaCl，反应的化学方程式为：NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O═NiC₂O₄?2H₂O↓+2NaCl，
故答案为：NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O═NiC₂O₄?2H₂O↓+2NaCl；
（4）加入NaOH溶液，NiC₂O₄?2H₂O转化为Ni（OH）₂，离子方程式为：NiC₂O₄+2OH^-?Ni（OH）₂+C₂O₄^2-，
故答案为：NiC₂O₄+2OH^-?Ni（OH）₂+C₂O₄^2-；
（5）过滤1中加入草酸钠溶液后过滤，得到的滤液中含有NaCl，电解过程中阴极反应式为：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，沉淀Ⅲ为Ni（OH）₂，被氯气氧化得到Ni（OH）₃，该氧化反应的离子方程式为：2Ni（OH）₂+2OH^-+Cl₂═2Ni（OH）₃+2Cl^-；
故答案为：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-；2Ni（OH）₂+2OH^-+Cl₂═2Ni（OH）₃+2Cl^-；
（6）铁镍蓄电池，放电时总反应为：Fe+Ni₂O₃+3H₂O=Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂，
A．反应后产物有氢氧化物，可得电解液为碱性溶液，由放电时的反应可以得出铁做还原剂失去电子，Ni₂O₃做氧化剂得到电子，即正极为Ni₂O₃、负极为Fe，故A正确；
B．根据总反应Fe+Ni₂O₃+3H₂O=Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂，可以判断出铁镍蓄电池放电时Fe作负极，发生氧化反应，为还原剂，失电子生成Fe²⁺，碱性电解质中最终生成Fe（OH）₂，负极反应为：Fe+2OH^--2e^-=Fe（OH）₂，故B正确；
C．充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以电池放电时，负极反应为：Fe+2OH^--2e^-=Fe（OH）₂，所以电池充电过程时阴极反应为：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2OH^-，因此电池充电过程中阴极附近溶液的pH会升高，故C错误；
D．充电时，阴极发生：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2OH^-，阳极发生：2Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=Ni₂O₃+3H₂O，故D正确，
故选：C．

点评：本题考查化学工艺流程、物质的分离提纯、沉淀转化、电化学原理等，关键是对工艺流程的理解，需要学生具备扎实的基础与迁移运用能力，难度中等．