Question

【题目】某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质。部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示：如下：

化学式	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3	Ni(OH)2
Ksp近似值	10-17	10-39	10-34	10-15

现用含镍废催化剂制备NiSO4·7H2O晶体，其流程图如下：

回答下列问题：

（1）“碱浸”时发生反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，________________。

（2）“酸浸”所使用的酸为_____________。

（3）“净化除杂”需加入H2O2溶液，其作用是__________________________。然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀，列式计算此时的pH。___________________________

（4）“操作A”为_____、过滤、洗涤、干燥，即得产品。

（5）NiSO4在强碱性溶液中可被NaClO氧化为NiOOH，该反应的离子方程式为__________________。

（6）NiOOH可作为镍氢电池的电极材料，该电池的工作原理如下图所示，其放电时，正极的电极反应式为__________________________________。

Answer 1

【答案】 2A1+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 稀硫酸(或硫酸、H2SO4) 将Fe2+氧化为Fe3+ c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3] /c(Fe3+)= 10-39/10-5=10-34， c(OH-)=10-11.3mol/L，所以c(H+)=Kw/c(OH-)=10-2.7mol/L， pH=2.7 冷却结晶 2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-

【解析】（1）“碱浸”时除了氧化铝与碱反应外，还会有金属铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为2A1+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑；正确答案：2A1+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑。

（2）根据流程可知，最后产物为硫酸盐，所以“酸浸”所使用的酸为稀硫酸(或硫酸、H2SO4)；正确答案：稀硫酸(或硫酸、H2SO4)。

（3）从图表信息可知，氢氧化亚铁的Ksp较大，而氢氧化铁Ksp相对较小，因此“净化除杂”需加入H2O2溶液，其作用是将Fe2+氧化为Fe3+，易与形成沉淀而除去；然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀，c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3] /c(Fe3+)= 10-39/10-5=10-34，c(OH-)=10-11.3mol/L，所以c(H+)=Kw/c(OH-)=10-2.7mol/L， pH=2.7；正确答案：将Fe2+氧化为Fe3+；c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3] /c(Fe3+)= 10-39/10-5=10-34， c(OH-)=10-11.3mol/L，所以c(H+)=Kw/c(OH-)=10-2.7mol/L， pH=2.7。

（4）从溶液中得到晶体的操作为：蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，即得产品；正确答案：冷却结晶。

（5）NiSO4在强碱性溶液中可被NaClO氧化为NiOOH，该反应的离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O；正确答案： 2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O。

（6）放电时为原电池，正极发生还原反应，NiOOH被还原为Ni(OH)2，正极的电极反应式为：NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-；正确答案：NiOOH+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-。