Question

鎳是一種十分重要的有色金屬，但粗鎳中一般含有Fe、Cu及難與酸、堿溶液反應的不溶性雜質而影響使用．現對粗鎳進行提純，具體的反應流程如下：

已知：
①2Ni₂O_{3（黑色）}

750℃  .

4NiO_{（暗綠色）}+O₂↑
②

物質	CuS	Cu（OH）2	Ni（OH）2	NiS
Ksp	8.8×10-36	2.2×10-20	5.48×10-16	3.2×10-19

根據信息回答：
（1）₂₈Ni在周期表中的第

 

周期；鎳與稀硝酸反應的離子方程式為

 

．實驗表明鎳的浸出率與溫度有關，隨著溫度升高鎳的浸出率增大，但當溫度高于70℃時，鎳的浸出率又降低，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大，其原因為

 

；
（2）在溶液A的凈化除雜中，首先將溶液A煮沸，調節PH=5.5，加熱煮沸5min，靜置一段時間后，過濾出Fe（OH）₃．為了得到純凈的溶液B還需要加入以下物質

 

進行除雜（填正確答案標號）．
A、NaOH       B、Na₂S        C、H₂S         D、NH₃?H₂O
（3）已知以下三種物質的溶解度關系：NiC₂O₄＞NiC₂O₄?H₂O＞NiC₂O₄?2H₂O．則操作Ⅰ、Ⅱ名稱是

 

、

 

； D生成E的化學方程式為

 

．
（4）1molE經上述流程得到純鎳，理論上參加反應的氫氣為

 

 mol．
（5）測定樣品中的鎳含量的基本思路是將Ni²⁺轉化為沉淀，通過測量沉淀的質量進一步推算Ni含量．已知Ni²⁺能與CO₃^2-，C₂O₄^2-、S^2-等離子形成沉淀，但測定時常選用丁二酮肟（C₄H₈N₂O₂）作沉淀劑，生成分子式為C₈H₁₄N₄O₄Ni的鮮紅色沉淀．從實驗誤差角度分析主要原因為：

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：流程分析可知，粗鎳稀硫酸酸溶得到溶液A含有Ni²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，凈化除雜得到溶液B加入草酸溶液充分反應得到濁液C過濾經過調節溶液PH沉淀鎳離子，洗滌干燥得到NiC₂O₄?2H₂O，空氣中加熱分解生成Ni2O3，加熱反應生成暗紅色NiO用氫氣還原得到鎳；
（1）₂₈Ni核外有4層電子，是第四周期元素；根據流程圖可知鎳與稀硝酸反應生成硝酸鎳和NO、水，Ni（OH）₂是由Ni²⁺水解而得到的，所以溫度過高時Ni²⁺的水解程度變大，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大；
（2）AB選項中含有Na⁺，則溶液B中有Na⁺雜質，不純凈，錯誤；若選用D，則Cu（OH）₂ Ni（OH）₂的溶度積相差不大，而且引入NH₄⁺，不易的純凈的硝酸鎳溶液，錯誤；C、CuS與NiS的溶度積相差很大，Cu²⁺沉淀完全而且不會引入新的雜質，正確，答案選C；
（3）利用3種物質的溶解度的差異，濁液C中主要得NiC₂O₄?2H₂O，所以沉淀過濾之后應洗滌、干燥沉淀；固體E為黑色，所以應是Ni₂O₃；則D生成E的化學方程式為4NiC₂O₄?2H₂O+3 O₂=2Ni₂O₃+8CO₂↑+8H₂O；
（4）1mol Ni₂O₃經上述流程轉化為2molNiO，2molNiO與氫氣發生氧化還原反應，生成單質鎳，需要氫氣的物質的量是2mol；
（5）因為Ni²⁺與丁二酮肟（C₄H₈N₂O₂）生成的C₈H₁₄N₄O₄Ni鮮紅色沉淀的沉淀質量大，稱量誤差小，分析結果準確度高．

解答： 解：（1）₂₈Ni核外有4層電子，是第四周期元素；根據流程圖可知鎳與稀硝酸反應生成硝酸鎳和NO、水，離子方程式為：3Ni+8H⁺+2NO₃^-=3Ni²⁺+2NO↑+4H₂O；實驗表明鎳的浸出率與溫度有關，隨著溫度升高鎳的浸出率增大，但當溫度高于70℃時，鎳的浸出率又降低，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大，Ni（OH）₂是由Ni²⁺水解而得到的，所以溫度過高時Ni²⁺的水解程度變大，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大；
故答案為：四，3Ni+8H⁺+2NO₃^-=3Ni²⁺+2NO↑+4H₂O；溫度升高時，Ni²⁺ 的水解程度變大；
（2）AB選項中含有Na⁺，則溶液B中有Na⁺雜質，不純凈，錯誤；若選用D，則Cu（OH）₂ Ni（OH）₂的溶度積相差不大，而且引入NH₄⁺，不易的純凈的硝酸鎳溶液，錯誤；C、CuS與NiS的溶度積相差很大，Cu²⁺沉淀完全而且不會引入新的雜質，正確，
故答案為：C；
（3）利用3種物質的溶解度的差異，濁液C中主要得NiC₂O₄?2H₂O，所以沉淀過濾之后應洗滌、干燥沉淀，則操作Ⅰ、Ⅱ名稱是洗滌、干燥；固體E為黑色，所以應是Ni₂O₃；則D生成E的化學方程式為：4NiC₂O₄?2H₂O+3 O₂=2Ni₂O₃+8CO₂↑+8H₂O；
故答案為：洗滌，干燥，4NiC₂O₄?2H₂O+3O₂=2Ni₂O₃+8CO₂↑+8H₂O；
（4）1mol Ni₂O₃經上述流程轉化為2molNiO，2molNiO與氫氣發生氧化還原反應，生成單質鎳，需要氫氣的物質的量是2mol；
故答案為：2；
（5）因為Ni²⁺與丁二酮肟（C₄H₈N₂O₂）生成的C₈H₁₄N₄O₄Ni鮮紅色沉淀的沉淀質量大，稱量誤差小，分析結果準確度高．
故答案為：生成沉淀質量大，稱量誤差小，分析結果準確度高．

點評：本題考查了物質分離方法和流程的理解應用，主要是物質性質分析，反應離子方程式書寫，除雜方法的應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．