Question

【题目】Ni2O3是灰黑色、有光泽的固体，主要用作陶瓷、搪瓷和玻璃的着色颜料，也可用于制备镍粉。以废镍料为原料提取Ni2O3的工艺流程如图所示。

请回答下列问题：

(1)镍的某种化合物NiOOH，其中Ni的化合价为___________。

(2)加入双氧水“氧化”的离子方程式为____________________；滤渣A的主要成分是________________(填化学式)。

(3)步骤①中为了控制“氧化”效率，最佳物质的量之比NaOH/NaClO =________。

(4)步骤②电解法制取Ni2O3，用NaOH调酸溶后溶液的pH至7.5，加入适量Na2SO4后以惰性电极电解。电解过程中产生的Cl2有约40%在弱碱性条件下生成ClO－，再把二价镍氧化为三价镍。加入Na2SO4的作用__________________________；当有n mol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约为____________。

(5)工业上，镍作阳极，电解0.1molL－1NiCl2溶液与一定量NH4Cl溶液组成的混合溶液，可得到高纯度、球形的超细镍粉。当其他条件一定时，NH4Cl的浓度对阴极电流效率(电极上实际沉积的物质的量与理论析出量之比)及Ni的成粉的影响如图所示。

① 为获得高纯度的球形超细镍粉，NH4Cl溶液的浓度最好控制为__________gL－1。

② 当NH4Cl浓度大于15gL－1时，阴极有气体生成，导致阴极电流效率降低，请结合平衡移动原理解释其原因____。

Answer 1

【答案】+3 2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O Fe(OH)3 4 : 1(或4) 增强溶液的导电性 2.5n mol 10 随着NH4Cl溶液浓度增大，NH4＋＋H2ONH3H2O＋H＋水解平衡向右移动，H＋浓度增大，导致阴极放出氢气

【解析】

依据含镍废料生产Ni2O3的工艺流程图，分析每一步加入的试剂、发生的反应、生成的产物，明确操作的作用。其中离子方程式的书写与配平、关系式的应用、图象的分析，是解决问题的关键。

(1)据化合价的代数为零，求得NiOOH中Ni的化合价为+3。

(2)酸浸时废料中的杂质铁与盐酸反应生成FeCl2，加入双氧水将Fe2+氧化，离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2＝2Fe3＋＋2H2O。溶液中Fe3＋水解：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H+，调pH时Na2CO3与H+反应使平衡右移，生成Fe(OH)3沉淀，滤渣A的主要成分是Fe(OH)3。

(3)酸溶时NiCO3与盐酸反应生成NiCl2，碱性溶液中NaClO氧化NiCl2的离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-=Ni2O3+Cl-+2H2O，步骤①中NaOH/NaClO最佳物质的量之比4 : 1。

(4)以惰性电极电解NiCl2溶液时，阳极Cl-失电子生成Cl2（2Cl-－2e-=Cl2↑），进而与碱反应生成氧化剂ClO-（Cl2+2OH－=Cl-+ClO-+H2O）；阴极水得电子生成H2。故Na2SO4不参与电解反应，其作用是增大溶液中离子浓度，增强溶液导电性。

据2Ni2+~ClO-~Cl2，n mol二价镍全部转化为三价镍需要0.5n molCl2，则电解时阳极生成 Cl2 0.5n mol/40%=1.25n mol，电路中转移电子 2.5n mol。

(5)据图，镍的成粉率最高时NH4Cl溶液的浓度约10gL－1。随着NH4Cl溶液浓度增大，水解平衡NH4＋＋H2ONH3H2O＋H＋向右移动，H＋浓度增大，在阴极得电子放出氢气。