Question

有机反应中常用镍作催化剂．某化工厂收集的镍催化剂中含Ni 64.0%、Al 24.3%、Fe 1.4%，其余为SiO₂和有机物．这些含镍废催化剂经乙醇洗涤后可按如图1工艺流程回收镍：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下：请回答下列问题：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Ni（OH）2
pH	5.2	3.2	9.7	9.2

（1）滤液A中存在的阴离子主要是

 

．
（2）硫酸浸取滤渣a后，所得滤液B中可能含有的金属离子是

 

．
（3）滤液B中加入H₂O₂的目的是

 

．操作X的名称是

 

．
（4）含镍金属氢化物MH-Ni燃料电池是一种绿色环保电池，广泛应用于电动汽车，其中M代表储氢合金，MH代表金属氢化物，电解质溶液可以是KOH水溶液．它的充、放电反应为：xNi（OH）₂+M

充电

放电

MH_x+xNiOOH；电池充电过程中阳极的电极反应式为

 

，放电时负极的电极反应式为

 

．
（5）一种储氢合金M 是由金属镧（La）与镍形成的合金，其晶胞结构如图所示，晶胞中心有一个Ni原子，其他Ni原子，都在晶胞面上，该晶体的化学式为

 

．
（6）上述回收镍的过程中，使用akg含镍废催化剂，调pH=6时bkg Ni（OH）₂，回收过程中，第①～②步操作镍的损失率为5%，第④～⑥步骤的损失率为3%，则最终得到硫酸镍晶体（M=281kg/mol）的质量为

 

kg（填计算式）．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：Al与SiO₂和碱液反应分别生成偏铝酸钠和硅酸钠留在溶液A中，其余为滤渣进入滤渣a，滤渣a中加入硫酸，金属Fe变为亚铁离子，Ni变为镍离子，加入双氧水的目的是把亚铁离子氧化为铁离子，以便与调节pH使其生成沉淀除去，即溶液C中含有铁离子、镍离子等，调节pH=6，得到沉淀为氢氧化铁，得到溶液为含有镍离子的溶液，然后继续调节pH值，蒸发结晶即可得到目标产物，据此解答各小题即可；电解池中阳极失去电子，发生氧化反应，为充电过程，原电池中负极失去电子，发生氧化反应；依据分摊法计算晶胞中原子个数即可；依据产率计算最后一个空．

解答： 解：Al与SiO₂和碱液反应分别生成偏铝酸钠和硅酸钠留在溶液A中，其余为滤渣进入滤渣a，滤渣a中加入硫酸，金属Fe变为亚铁离子，Ni变为镍离子，加入双氧水的目的是把亚铁离子氧化为铁离子，以便与调节pH使其生成沉淀除去，即溶液C中含有铁离子、镍离子等，调节pH=6，得到沉淀为氢氧化铁，得到溶液为含有镍离子的溶液，然后继续调节pH值，蒸发结晶即可得到目标产物，
（1）依据分析可知，滤液A中存在的阴离子主要是AlO₂^-、SiO₃^2-、OH^-，故答案为：AlO₂^-、SiO₃^2-、OH^-；
（2）依据分析可知滤液B中可能含有的金属离子是：Fe³⁺、Fe²⁺、Ni²⁺，故答案为：Fe³⁺、Fe²⁺、Ni²⁺；
（3）加入双氧水的目的是：将Fe³⁺氧化为Fe²⁺、有利于分离，操作X为蒸发结晶，故答案为：将Fe³⁺氧化为Fe²⁺、有利于分离；蒸发结晶；
（4）阳极失去电子，发生氧化反应，是充电过程，故阳极电极反应方程式为：Ni（OH）₂+OH^-+e^-=NiOOH+H₂O；放电为原电池，负极失去电子，发生氧化反应，电极反应方程式为：MH_x+xOH^--xe^-=M⁺+xH₂O，故答案为：Ni（OH）₂+OH^-+e^-=NiOOH+H₂O；MH_x+xOH^--xe^-=M⁺+xH₂O；
（5）该合金的晶胞如图所示，晶胞中心有一个镍原子，其他8个镍原子都在晶胞面上，镧原子都在晶胞顶点，所以晶胞实际含有的镍原子为1+8×

1

2

=5，晶胞实际含有的镧原子为8×

1

8

=1，所以晶体的化学式Ni₅La，
故答案为：Ni₅La；
（6）依据题意：调pH=6时bkg Ni（OH）₂，回收过程中，第①～②步操作镍的损失率为5%，第④～⑥步骤的损失率为3%，故此计算式为：

281

59

×(64%a×95%+

59

93

b)×97%，
故答案为：

281

59

×(64%a×95%+

59

93

b)×97%．

点评：本题主要考查的是流程，难度较大，设计原电池与电解池原理、晶胞计算、氧化还原反应等，注意总结．