Question

镍电池开始应用于新能源汽车，但电池使用后电极材料对环境还是有一定的危害， 某型号镍电池的电极材料由Ni(OH)₂、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。研究小组设计如下工艺流程，对该电池的电极材料进行资源回收：

已知:①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺。

②实验温度时的溶解度:NiC₂O₄> NiC₂O₄•H₂O> NiC₂O₄•2H₂O

③某温度下：Ksp[Ni(OH)₂] = 5.0×10^-16、Ksp[NiC₂O₄]=4.0×10^-10、Ksp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38、Ksp[Al(OH)₃]=3.0×10^-34

回答下列问题：

（1）用NiO调节溶液的pH，首先析出的沉淀是__________，控制这两种沉淀能够依次析出可利用________(仪器名称)。

（2）过滤①得到的沉淀为___________，洗涤Ni(OH)₃沉淀的方法是__________。

（3）写出加入NaOH溶液发生反应的离子方程式_________，该反应的化学平衡常数K=_________。

（4）电解过程中阴极反应式为___________，沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧化，写出“氧化”的离子方程式____________。

（5）铁镍蓄电池的电池总反应为Fe+Ni₂O₃+3H₂O=Fe(OH)₂+2Ni(OH)₂，该电池的电解液为___________（填“酸性”或“碱性”）溶液，充电时正极的电极反应式为_________。

Answer

（1）Fe(OH)3，pH计（或pH传感器）；

（2）NiC2O4•2H2O，向漏斗中加蒸馏水至浸没固体，待其自然流干后重复2~3次；

（3）NiC2O4+2OH-==Ni(OH)2+C2O42-，8.0×105；

（4）2H2O+2e-==H2↑+2OH-（或2H++2e-==H2↑），2Ni(OH)2+2OH-+Cl2═=2Ni(OH)3+2Cl-；

（5）碱性，2Ni(OH)2-2e-+2OH-==Ni2O3+3H2O。

【解析】

试题分析：（1）根据溶度积的数量级，Fe(OH)3最小，因此调节pH，Fe3＋先沉淀出来，即Fe(OH)3，Fe3＋和Al3＋转化成沉淀，需要控制溶液的OH，因此需要OH计；(2)过滤①加入Na2C2O4且根据信息②，出现的沉淀是NiC2O4·2H2O，洗涤沉淀的方法是：向漏斗中加蒸馏水至浸没固体，待其自然流干后重复2~3次；（3）过根据溶度积，沉淀转化成更难溶的Ni(OH)2，因此离子反应式为NiC2O4＋2OH－=Ni(OH)2＋C2O42－，K=c(C2O42－)/c2(OH－)=c(C2O42－)×c(Ni2＋)/=c(C2O42－)×c(Ni2＋)/[c2(OH－)×(c(Ni2＋)]=Ksp(NiC2O4)/Ksp(Ni(OH)2=4×10－10/5×10－16=8.0×105；(4)电解液为氯化钠的水溶液，根据电解原理，阳离子在阴极放电，按照放电顺序是H＋放电，即2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，阳极上反应式是2Cl－－2e－=Cl2↑，因此氧化的离子反应式为：2Ni(OH)2+2OH－+Cl2=2Ni(OH)3+2Cl－；(5)产物是Fe(OH)2和Ni(OH)2，因此电解液为碱性，充电时电池的正极接电源的正极，反应式是正极反应式的逆过程，因此是2Ni(OH)2-2e－+2OH－=Ni2O3+3H2O。

考点：考查化学工艺流程，涉及溶度积的计算、氧化还原反应、电解原理等知识。