Question

12．堿式氧化鎳（NiOOH）可用作鎳氫電池的正極材料，可用廢鎳催化劑（主要含Ni、Al，少量Cr、FeS等）來制備，其工藝流程如圖：

回答下列問題：
（1）“浸泡除鋁”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
（2）“溶解”時(shí)放出的氣體為H₂、H₂S（填化學(xué)式）．
（3）“氧化1”時(shí)，酸性條件下，溶液中的Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，其離子方程式為ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+2H₂O．
（4）已知該條件下金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如表：

	開始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Ni2+	6.2	8.6
Fe2+	7.6	9.1
Fe3+	2.3	3.3
Cr2+	4.5	5.6

“調(diào)pH1“時(shí)，溶液pH范圍為5.6～6.2；過濾2所得濾渣的成分為Cr（OH）₂和Fe（OH）₃．
（5）寫出在空氣中加熱Ni（OH）₂制取NiOOH的化學(xué)方程式4Ni（OH）₂+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NiOOH+2H₂O．
（6）若加熱不充分，則制得的NiOOH會混有Ni（OH）₂，其組成可表示為xNiOOH•yNi（OH）₂．現(xiàn)稱取8.29gxNiOOH•yNi（OH）₂樣品溶于稀硫酸，攪拌至溶液清亮，定容至200mL，從中移取20.00mL，用0.010mol•L^-1的，KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，重復(fù)上述操作2次，平均消耗KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL．已知5Ni²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Ni²⁺+Mn²⁺+4H₂O，則x=8，y=1．

Answer 1

分析 由流程可知，廢鎳催化劑（主要含Ni、Al，少量Cr、FeS等）加氫氧化鈉堿浸，Al溶解：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，過濾得到固體含有Ni、Cr、FeS，加入稀硫酸酸浸溶解，溶液含有Ni²⁺、Fe²⁺、Cr²⁺，加入NaClO氧化亞鐵離子為鐵離子，加入Ni（OH）₂調(diào)節(jié)溶液PH使Fe³⁺和Cr²⁺全部沉淀，鎳離子不沉淀，過濾后調(diào)節(jié)溶液PH得到Ni（OH）₂沉淀，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到NiSO₄•7H₂O晶體，在加熱條件下與空氣反應(yīng)得到堿式氧化鎳（NiOOH），據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）“浸泡除鋁”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）“溶解”時(shí)為Ni、Cr、FeS與稀硫酸反應(yīng)，Ni+H₂SO₄═NiSO₄+H₂↑、Cr+H₂SO₄═CrSO₄+H₂↑、FeS+H₂SO₄═NiSO₄+H₂S↑；
故答案為：H₂、H₂S；
（3）“氧化1”時(shí)，酸性條件下，溶液中的Fe²⁺被NaClO氧化為Fe³⁺，其離子方程式為：ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+2H₂O；
故答案為：ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+2H₂O；
（4）加入Ni（OH）₂調(diào)節(jié)溶液PH使Fe³⁺和Cr²⁺全部沉淀，鎳離子不沉淀，故pH范圍為5.6～6.2；
故答案為：5.6～6.2；Cr（OH）₂和Fe（OH）₃；
（5）在加熱條件下Ni（OH）₂與空氣反應(yīng)得到堿式氧化鎳（NiOOH），化學(xué)方程式為：4Ni（OH）₂+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NiOOH+2H₂O；
故答案為：4Ni（OH）₂+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NiOOH+2H₂O；
（6）消耗KMnO₄物質(zhì)的量：0.01 mol•L^-1×0.02L=2×10^-4 mol，根據(jù)電子得失守恒可知Ni（OH）₂的物質(zhì)的量為1×10^-3 mol，所以混合物中Ni（OH）₂的物質(zhì)的量為1×10^-3mol×$\frac{200}{20}$=0.01mol，則Ni（OH）₂的為：0/01mol×92.7g/mol=0.93g，
m（NiOOH）=8.29g-0.93g=7.36 g
n（NiOOH）=0.08mol
x：y=n（NiOOH）：n[Ni（OH）₂]=0.08 mol：0.01 mol=8：1，x=8，y=1；
故答案為：8；1．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)分離方法和實(shí)驗(yàn)過程分析判斷，側(cè)重離子方程式的書寫和氧化還原反應(yīng)的計(jì)算應(yīng)用，注意流程的理解，掌握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和物質(zhì)性質(zhì)是關(guān)鍵，題目難度中等．