Question

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

（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）

【解析】

试题分析：（1）确认Ni2+已经完全沉淀的实验方法是取上层清液，加入碳酸钠溶液观察是否有沉淀生成，判断镍离子是否全部沉淀，具体操作步骤为：静置，在上层清液中继续滴加1～2滴Na2CO3溶液，无沉淀生成；故答案为：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，Ksp[Ni（OH）2]=c（Ni2+）×c2（OH-）=2×10-15，c（OH-）==10-5mol/L，c（H+）==10-9mol/L，pH=9；c（Ni2+）≤2×10-5 mol•L-1，调节pH的范围是pH≥9；故答案为：pH≥9；

（3）空气中加热Ni（OH）2和空气中氧气反应生成NiOOH和水，原子守恒配平书写化学方程式为：4Ni（OH）2+O24NiOOH+2H2O，故答案为：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，

即x=9、y=1，

答：x、y的值分别为9，1

考点：考查了物质的分离和提纯、溶度积常数和离子积常数的计算应用的相关知识。