Question

17．鎳電池廣泛應用于混合動力汽車系統，電極材料由Ni（OH）₂、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成．由于電池使用后電極材料對環境有危害．某興趣小組對該電池電極材料進行資源回收研究，設計實驗流程如圖：

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺；
②已知實驗溫度時的溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄•H₂O＞NiC₂O₄•2H₂O；
③某溫度下一些金屬氫氧化物的K_sp及沉淀析出的理論pH如表所示：

M（OH）n	Ksp	pH
		開始沉淀	沉淀完全
Al（OH）3	1.9×10-23	3.4	4.2
Fe（OH）3	3.8×10-38	2.5	2.9
Ni（OH）2	1.6×10-14	7.6	9.8

回答下列問題：
（1）慢慢加入NiO以調節溶液的pH至4.2至7.6（填寫范圍），
依次析出沉淀ⅠFe（OH）₃和沉淀ⅡAl（OH）₃ （填化學式）．
（2）寫出加入Na₂C₂O₄溶液的反應的化學方程式：NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O═NiC₂O₄•2H₂O↓+2NaCl．
（3）加入Na₂C₂O₄時最好采用飽和的Na₂C₂O₄溶液，理由是盡可能的將溶液中的Ni²⁺沉淀完全．
（4）檢驗電解濾液時陽極產生的氣體的方法：用濕潤的淀粉碘化鉀試紙，試紙變藍色．
（5）實驗中，沉淀Ⅲ的氧化是在堿性條件下發生的．寫出該“氧化”反應的離子方程式：2Ni（OH）₂+2OH^-+Cl₂═2Ni（OH）₃+2Cl^-．
（6）如何檢驗Ni（OH）₃已洗滌干凈？取最后一次洗滌液，加入AgNO₃溶液，如有白色沉淀生成，再加入稀硝酸，若沉淀不溶解，證明沉淀已洗滌干凈．

Answer 1

分析 將廢舊鎳電池電極材料溶于稀鹽酸，發生反應Ni（OH）₂+2HCl=NiCl₂+2H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O、2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，過濾得到的殘渣是C，向濾液中加入NiO，條件溶液的pH，根據流程圖知，生成的沉淀應該是Fe（OH）₃、Al（OH）₃，然后向濾液中加入Na₂C₂O₄溶液，發生反應NiCl₂+Na₂C₂O₄=NiC₂O₄↓+2NaCl，過濾，將濾液電解，陽極上氯離子放電生成氯氣、陰極上氫離子放電生成氫氣，過濾得到的NiC₂O₄和NaOH反應生成Ni（OH）₂，用氯氣將Ni（OH）₂氧化生成Ni（OH）₃，最后洗滌沉淀得到較純凈的Ni（OH）₃，據此分析解答，
（1）根據表中開始沉淀和沉淀完全PH數據解題；
（2）NiCl₂可與Na₂C₂O₄反應生成NiC₂O₄•2H₂O和NaCl；
（3）加入Na₂C₂O₄時最好采用飽和的Na₂C₂O₄溶液目的是完全沉淀鎳離子；
（4）濾液為氯化鈉溶液，電解時陽極產生氯氣；
（5）過濾2得到Ni（OH）₂電解濾液1產生氯氣，二者發生氧化還原反應生成Ni（OH）₃沉淀；
（6）取最后一次洗滌液，加入AgNO₃溶液，如有白色沉淀生成，再加入稀硝酸，若沉淀不溶解，證明沉淀已洗滌干凈．

解答 解：（1）根據表中開始沉淀和沉淀完全PH，Fe（OH）₃開始沉淀PH=2.5沉淀完全PH=2.9，Al（OH）₃開始沉淀PH=3.4沉淀完全PH=4.2，Ni（OH）₂開始沉淀PH=7.6沉淀完全PH=9.8，慢慢加入NiO以調節溶液的pH至4.2至7.6，鐵離子和鋁離子馮分別全部沉淀，依次沉淀為：Fe（OH）₃，Al（OH）₃；此時鎳離子不沉淀；
故答案為：4.2至7.6，Fe（OH）₃，Al（OH）₃ ；
（2）NiCl₂可與Na₂C₂O₄反應生成NiC₂O₄•2H₂O和NaCl，反應的化學方程式為：NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O═NiC₂O₄•2H₂O↓+2NaCl；
故答案為：NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O═NiC₂O₄•2H₂O↓+2NaCl；
（3）加入Na₂C₂O₄時最好采用飽和的Na₂C₂O₄溶液盡可能的將溶液中的Ni²⁺沉淀完全；
故答案為：盡可能的將溶液中的Ni²⁺沉淀完全；
（4）濾液為氯化鈉溶液，電解時陽極產生氯氣，氯氣有強氧化性，故可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙，氯氣和碘離子反應生成碘單質，遇到淀粉變藍色，
故答案為：用濕潤的淀粉碘化鉀試紙，試紙變藍色；
（5）過濾2得到Ni（OH）₂電解濾液1產生氯氣，二者發生氧化還原反應，離子方程式為2Ni（OH）₂+2OH^-+Cl₂═2Ni（OH）₃+2Cl^-，
故答案為：2Ni（OH）₂+2OH^-+Cl₂═2Ni（OH）₃+2Cl^-；
（6）取最后一次洗滌浸出液，加入硝酸銀溶液，若有白色沉淀生成，則說明未洗滌干凈，若無白色沉淀，說明已洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液，加入AgNO₃溶液，如有白色沉淀生成，再加入稀硝酸，若沉淀不溶解，證明沉淀已洗滌干凈．

點評 本題考查化學反應原理中的電化學，化學方程式的書寫，離子的檢驗等，注意流程的分析和理解，掌握基礎是解題關鍵，難度中等．