Question

【题目】废旧电池若不进行回收利用，将对水体产生严重污染。某兴趣小组对废旧镍电池正极材料[由Ni(OH)2、碳粉、Fe2O3等涂覆在铝箔上制成]进行回收研究，设计实验流程如下图所示：

已知：①NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+,Cl2能氧化Ni2+为Ni3+;

②NiO+2HCl=NiCl2+H2O;

③Fe3+、Al3+、Ni3+以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示：

离子	Fe3+	Al3+	Ni2+
开始沉淀时的pH	1.5	3.5	7.0
完全沉淀时的pH	3.2	4.8	9.0

④Ksp[Ni(OH)2]=5.0×10-16，Ksp(NiC2O4)=4.0×10-10。

请回答下列问题：

（1）酸溶后所留残渣的主要成份__________(填物质名称)。

（2）步骤X的操作为用NiO调节溶液pH，首先析出的沉淀Ⅰ是__________(填化学式)，调节过程中pH不能低于___________。

（3）已知溶解度：NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O，则加入Na2C2O4溶液后析出的沉淀是__________。

（4）写出生成沉淀Ⅲ的离子方程式__________，该反应的平衡常数为__________。

（5）用化学反应方程式表示沉淀Ⅲ转化为Ni(OH)3________________________。

（6）过滤③后如何检验Ni(OH)3已洗涤干净____________________________。

Answer 1

【答案】 碳粉 Fe(OH)3 4.8 NiC2O4·2H2O NiC2O4+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-(2分)(或NiC2O4·2H2O+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-+2H2O) 8.0×105 Cl2+2Ni(OH)2+2NaOH=2Ni(OH)3+2NaCl 取少量最后一次洗涤液于试管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若不产生白色沉淀，证明沉淀已洗涤干净

【解析】（1）制成镍电池电极的材料、碳粉、氧化铁、铝箔中，不溶于盐酸的只有碳粉，故酸溶后的残渣为碳粉；正确答案：碳粉。

（2）废旧电池酸溶后的溶液中不断加入，会使溶液中的盐酸含量降低，溶液不断增大。由上表可得，完全沉淀的为2.94，开始沉淀的为3.43，且的最小，故最先产生的是沉淀，其次是沉淀。要保证铁离子、铝离子沉淀完全，根据图表信息可知，溶液的pH不能低于4.8；正确答案：Fe(OH)3 ；4.8。

（3）已知溶解度：NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O，则加入Na2C2O4溶液后析出的沉淀是NiC2O4·2H2O；正确答案：NiC2O4·2H2O。

（4）②过滤得到晶体NiC2O4·2H2O，在碱性环境下发生复分解反应，生成Ni(OH)2，生成沉淀Ⅲ的离子方程式NiC2O4·2H2O+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-+2H2O；或NiC2O4+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-；

该反应的平衡常数为c(C2O42-)/c2(OH-)= c(C2O42-)×c(Ni 2+)/ c2(OH-)×c(Ni 2+)=Ksp(NiC2O4)/ Ksp[Ni(OH)2]= 4.0×10-10/5.0×10-16=8.0×105；正确答案：NiC2O4+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-(或NiC2O4·2H2O+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-+2H2O) ； 8.0×105 。

（5）滤液①为与的混合液，电解该混合液时，阳极发生反应；氯气在碱性环境下氧化Ni(OH)2生成Ni(OH)3，化学反应方程式为：Cl2+2Ni(OH)2+2NaOH=2Ni(OH)3+2NaCl ；正确答案：Cl2+2Ni(OH)2+2NaOH=2Ni(OH)3+2NaCl。

（6）该反应Cl2+2Ni(OH)2+2NaOH=2Ni(OH)3+2NaCl发生后，得到Ni(OH)3沉淀和氯化钠溶液，检验Ni(OH)3已洗涤干净的方法就是要检验氯离子是否存在；正确答案：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若不产生白色沉淀，证明沉淀已洗涤干净。