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碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料,可用废镍催化剂(主要含Ni、Al

化学试题 03-31

碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料,可用废镍催化剂(主要含Ni、Al,少量Cr、FeS等)来制备,其工艺流程如下:
 
回答下列问题:
(1)“浸泡除铝”时,发生反应的离子反应方程式为______。
(2)“溶解”时放出的气体为_____(填化学式)。
(3)已知该条件下金属离子开始沉淀和完仝沉淀的pH如下表:

 

开始沉淀的pH

完全沉淀的pH

Ni2+

6.2

8.6

Fe2+

7.6

9.1

Fe3+

2.3

3.3

Cr3+

4.5

5.6

 

“调pH 1”时,洛液pH范围为_______________;
(4)在空气中加热Ni(OH)2可得NiOOH,请写出此反应的化学方程式_________。
(5)金属铬在溶液中有多种存在形式,CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0mol/L的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72-),随c(H+)的变化如图所示,用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应_______,根据A点数据汁算出该转化反应的平衡常数为____,温度升髙,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,则该反应的△H ____0 (填“>”、“<”或“=”)。
 
【答案】    (1). 2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑    (2). H2、H2S    (3). 5.6~6.2    (4). 4Ni(OH)2+O2 == 4NiOOH+2H2O    (5). 2CrO42— + 2H+  Cr2O72— + H2O;(不写可逆符号不得分)    (6). K=c(Cr2O72—)/[ c2 (CrO42—)×c2 (H+)]=0.25/[0.52×(10—7) 2]=1014    (7). <
【解析】
【详解】(1)根据废镍中含有的成分,浸泡除铝过程中加入氢氧化钠,发生的离子反应方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H↑;
(2)浸泡除铝后进行过滤,滤渣为Ni、Cr、FeS,加入稀硫酸溶解,Ni和Cr与稀硫酸反应生成H2,FeS与稀硫酸反应生成H2S,因此溶解过程中放出的气体为H2和H2S;
(3)氧化1的目的是把Fe2+氧化成Fe3+,然后调节pH,根据整个流程图和表格数据,调节pH的范围是5.6~6.2;
(4)Ni(OH)2中Ni显+2价,NiOOH中Ni显+3价,化合价升高,因此氧气参与反应,Ni(OH)2+O2→NiOOH,根据化合价的升降法进行配平,因此有4Ni(OH)2+O2 = 4NiOOH+2H2O ;
(5)根据图像,Cr2O72-随着H+浓度的增大而增大,不能完全进行到底,因此此反应是可逆反应,离子反应方程式为2CrO42- + 2H+Cr2O72- + H2O;根据平衡常数的定义,平衡常数的表达式为K===1014;升高温度,CrO42-的转化率降低,说明平衡向逆反应方向移动,正反应方向是放热反应,即△H<0;
【点睛】本题难点是氧化还原反应方程式的书写,Ni(OH)2中Ni显+2价,NiOOH中Ni显+3价,化合价升高,因此氧气参与反应,Ni(OH)2+O2→NiOOH,根据化合价的升降法进行配平,应是4Ni(OH)2+O2→4NiOOH,会发现生成物缺少4molH原子和2molO原子,因此生成物还有2molH2O,反应方程式为:4Ni(OH)2+O2 = 4NiOOH+2H2O。

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