Question

镍具有铁磁性和延展性，能导电和导热。镍单质及其化合物的化学性质与铁相似。

（1）镍易溶于稀的无机酸中,并放出氢气，写出镍与盐酸反应的化学方程式:_____________。

（2）在隔绝空气的条件下，加热NiC₂O₄ 使其分解，就能得到暗绿色的氧化亚镍，写出该反应的化学方程式: _____________。

（3）Ni₂O₃ 不溶于水,可溶于盐酸并放出氯气，写出该反应的离子方程式: _____________。

（4）氢镍电池是一种碱性可充电电池，污染小，比能量较大。氢镍电池的总反应式是:H₂ +2NiO(OH) 2Ni(OH)₂。写出放电时的正极反应式: _____________。

（5）纳米材料镍粉(Ni)是一种高性能电极材料，其制备过程如下:

步骤I:取0.2 mol/L的硝酸亚镍溶液，调节pH除铁后，加入活性炭过滤。

步骤Ⅱ:向所得滤液中滴加1.5mol/L的NaHCO₃ 溶液使Ni²⁺完全沉淀，生成:xNiCO₃·yNi(OH)₂·zH₂O。

步骤Ⅲ:将产生的沉淀用大量高纯水清洗并用离心机甩干。

步骤Ⅳ:加入稍过量的肼溶液(N₂H₄·H₂O)，使上述沉淀还原完全，将生成的Ni 水洗后，再用95%的乙醇浸泡后晾干。为测定xNiCO₃·yNi(OH)₂·zH₂O的组成，进行如下实验:

①准确称取7.54 g样品与过量的肼溶液(N₂H₄·H₂O)充分反应，共收集到1.12 LN₂ 和CO₂ 的混合气体( 已换算成标准状况)。

②另取等质量的样品充分灼烧，冷却后称得残留固体NiO的质量为4.5 g。

通过计算确定xNiCO₃·yNi(OH)₂·zH₂O的化学式_______________。

Answer

Ni+2HCl=NiCl2+H2↑ NiC2O4NiO+CO↑+CO2↑ Ni2O3+6H++2Cl-=2Ni2++Cl2↑+3H2O 2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-或NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH- NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O

【解析】（1）镍单质及其化合物的化学性质与铁相似，镍与盐酸反应生成NiCl2和氢气，反应的化学方程式为：Ni+2HCl=NiCl2+H2↑；（2）在隔绝空气的条件下，加热NiC2O4 使其分解，就能得到暗绿色的氧化亚镍，NiC2O4 中Ni的化合价为+2价，碳的化合价为+3，生成NiO中Ni的化合价为+2价不变，根据氧化还原反应原理，则若产生气体为CO2同时应该还产生CO，反应的化学方程式为：NiC2O4NiO+CO↑+CO2↑；（3）Ni2O3 不溶于水，可溶于盐酸并放出氯气，反应的离子方程式为：Ni2O3+6H++2Cl-=2Ni2++Cl2↑+3H2O；（4）氢镍电池的总反应式是:H2 +2NiO(OH) 2Ni(OH)2。放电时为原电池，正极上NiO(OH)得电子被还原生成2Ni(OH)2，电极反应式为：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-或NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-；（5）n(CO2)+n(N2)= =0.05mol，1molxNiCO3·yNi(OH)2·zH2O生成二氧化碳xmol，生成氮气的物质的量由Ni被还原进行求算，为mol，n(NiO)= =0.06mol，设7.54g样品中含有NiCO3、Ni(OH)2的物质的量分别为a、b，则有：a + =0.05mol，x+y=0.06mol ；解得：a=0.02 mol、b=0.04 mol。7.54g样品中含有结晶水的物质的量：n(H2O)= =0.08 mol，x:y:z=n(NiCO3):n[Ni(OH)2]:n (H2O)=0.02 mol:0.04 mol:0.08 mol =1:2:4 ，故该样品的化学式为NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O。