Question

（12分）碱式氧化镍（NiOOH）可用作镍氢电池的正极材料。以含镍（Ni^2＋）废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：

（1）加入Na₂CO₃溶液时，确认Ni^2＋已经完全沉淀的实验方法是     。

（2）已知K_sp[Ni(OH)₂]＝2×10^－15，欲使NiSO₄溶液中残留c(Ni^2＋)≤2×10^－5 mol·L^－1，调节pH的范围是  。

（3）写出在空气中加热Ni(OH)₂制取NiOOH的化学方程式：    。

（4）若加热不充分，制得的NiOOH中会混有Ni(OH)₂，其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)₂。现称取9.18 g样品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.0 mol·L^－1 Fe^2＋标准溶液，搅拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用0.010 mol·L^－1 KMnO₄标准溶液滴定，用去KMnO₄标准溶液20.00 mL，试通过计算确定x、y的值（写出计算过程）。涉及反应如下（均未配平）：

NiOOH＋Fe^2＋＋H^＋—Ni^2＋＋Fe^3＋＋H₂O  Fe^2＋＋MnO₄^－＋H^＋—Fe^3＋＋Mn^2＋＋H₂O

Answer

（第⑴～⑶小题每空2分，第⑷小题6分，共12分）

（1）静置，在上层清液中继续滴加1～2滴Na2CO3溶液，无沉淀生成

（2）pH≥9

（3）4Ni(OH)2＋O24NiOOH＋2H2O

（4）消耗KMnO4物质的量：0.01 mol·L－1×0.02L＝2×10—4 mol

与NiOOH反应后剩余的Fe2＋物质的量：2×10—4 mol×5×（200÷20）＝0.01 mol

Fe2＋总物质的量：1.0 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol

与NiOOH反应的Fe2＋的物质的量：0.1 mol－0.01 mol＝0.09 mol

n(NiOOH)＝0.09 mol（3分）

m(NiOOH)＝91.7 g·mol－1×0.09 mol＝8.253 g

n[Ni(OH)2]＝＝0.01 mol（2分）

x : y＝n(NiOOH) : n[Ni(OH)2]＝0.09 mol : 0.01 mol＝9 : 1

故：x＝9 y＝1（1分）（本题根据电子守恒计算且正确亦得分）

【解析】

试题分析：（1）如果Ni2＋已经完全沉淀，则再加入碳酸钠溶液时，不会再产生沉淀，所以加入Na2CO3溶液时，确认Ni2＋已经完全沉淀的实验方法是静置，在上层清液中继续滴加1～2滴Na2CO3溶液，无沉淀生成。

（2）已知Ksp[Ni(OH)2]＝2×10－15，欲使NiSO4溶液中残留c(Ni2＋)≤2×10－5 mol·L－1，则此时溶液中氢氧根的浓度是，氢离子浓度是10—9mol/L，所以调节pH的范围是pH≥9。

（3）在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH的同时含有水生成，则反应的化学方程式为4Ni(OH)2＋O24NiOOH＋2H2O。

（4）消耗KMnO4物质的量：0.01 mol·L－1×0.02L＝2×10—4 mol

与NiOOH反应后剩余的Fe2＋物质的量：2×10—4 mol×5×（200÷20）＝0.01 mol

Fe2＋总物质的量：1.0 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol

与NiOOH反应的Fe2＋的物质的量：0.1 mol－0.01 mol＝0.09 mol

n(NiOOH)＝0.09 mol

m(NiOOH)＝91.7 g·mol－1×0.09 mol＝8.253 g

n[Ni(OH)2]＝＝0.01 mol

x : y＝n(NiOOH) : n[Ni(OH)2]＝0.09 mol : 0.01 mol＝9 : 1

故：x＝9 y＝1

考点：考查物质制备工艺流程图的分析、判断与有关计算