Question

有機反應(yīng)中常用鎳作催化劑．某化工廠收集的鎳催化劑中含Ni 64.0%、Al 24.3%、Fe 1.4%，其余為SiO₂和有機物．這些含鎳廢催化劑經(jīng)乙醇洗滌后可按如圖1工藝流程回收鎳：

已知：部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時的pH如下：請回答下列問題：

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Ni（OH）2
pH	5.2	3.2	9.7	9.2

（1）濾液A中存在的陰離子主要是

 

．
（2）硫酸浸取濾渣a后，所得濾液B中可能含有的金屬離子是

 

．
（3）濾液B中加入H₂O₂的目的是

 

．操作X的名稱是

 

．
（4）含鎳金屬氫化物MH-Ni燃料電池是一種綠色環(huán)保電池，廣泛應(yīng)用于電動汽車，其中M代表儲氫合金，MH代表金屬氫化物，電解質(zhì)溶液可以是KOH水溶液．它的充、放電反應(yīng)為：xNi（OH）₂+M

充電

放電

MH_x+xNiOOH；電池充電過程中陽極的電極反應(yīng)式為

 

，放電時負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（5）一種儲氫合金M 是由金屬鑭（La）與鎳形成的合金，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞中心有一個Ni原子，其他Ni原子，都在晶胞面上，該晶體的化學(xué)式為

 

．
（6）上述回收鎳的過程中，使用akg含鎳廢催化劑，調(diào)pH=6時bkg Ni（OH）₂，回收過程中，第①～②步操作鎳的損失率為5%，第④～⑥步驟的損失率為3%，則最終得到硫酸鎳晶體（M=281kg/mol）的質(zhì)量為

 

kg（填計算式）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：Al與SiO₂和堿液反應(yīng)分別生成偏鋁酸鈉和硅酸鈉留在溶液A中，其余為濾渣進入濾渣a，濾渣a中加入硫酸，金屬Fe變?yōu)閬嗚F離子，Ni變?yōu)殒囯x子，加入雙氧水的目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子，以便與調(diào)節(jié)pH使其生成沉淀除去，即溶液C中含有鐵離子、鎳離子等，調(diào)節(jié)pH=6，得到沉淀為氫氧化鐵，得到溶液為含有鎳離子的溶液，然后繼續(xù)調(diào)節(jié)pH值，蒸發(fā)結(jié)晶即可得到目標(biāo)產(chǎn)物，據(jù)此解答各小題即可；電解池中陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，為充電過程，原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；依據(jù)分?jǐn)偡ㄓ嬎憔О�中原子個數(shù)即可；依據(jù)產(chǎn)率計算最后一個空．

解答： 解：Al與SiO₂和堿液反應(yīng)分別生成偏鋁酸鈉和硅酸鈉留在溶液A中，其余為濾渣進入濾渣a，濾渣a中加入硫酸，金屬Fe變?yōu)閬嗚F離子，Ni變?yōu)殒囯x子，加入雙氧水的目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子，以便與調(diào)節(jié)pH使其生成沉淀除去，即溶液C中含有鐵離子、鎳離子等，調(diào)節(jié)pH=6，得到沉淀為氫氧化鐵，得到溶液為含有鎳離子的溶液，然后繼續(xù)調(diào)節(jié)pH值，蒸發(fā)結(jié)晶即可得到目標(biāo)產(chǎn)物，
（1）依據(jù)分析可知，濾液A中存在的陰離子主要是AlO₂^-、SiO₃^2-、OH^-，故答案為：AlO₂^-、SiO₃^2-、OH^-；
（2）依據(jù)分析可知濾液B中可能含有的金屬離子是：Fe³⁺、Fe²⁺、Ni²⁺，故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺、Ni²⁺；
（3）加入雙氧水的目的是：將Fe³⁺氧化為Fe²⁺、有利于分離，操作X為蒸發(fā)結(jié)晶，故答案為：將Fe³⁺氧化為Fe²⁺、有利于分離；蒸發(fā)結(jié)晶；
（4）陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，是充電過程，故陽極電極反應(yīng)方程式為：Ni（OH）₂+OH^-+e^-=NiOOH+H₂O；放電為原電池，負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為：MH_x+xOH^--xe^-=M⁺+xH₂O，故答案為：Ni（OH）₂+OH^-+e^-=NiOOH+H₂O；MH_x+xOH^--xe^-=M⁺+xH₂O；
（5）該合金的晶胞如圖所示，晶胞中心有一個鎳原子，其他8個鎳原子都在晶胞面上，鑭原子都在晶胞頂點，所以晶胞實際含有的鎳原子為1+8×

1

2

=5，晶胞實際含有的鑭原子為8×

1

8

=1，所以晶體的化學(xué)式Ni₅La，
故答案為：Ni₅La；
（6）依據(jù)題意：調(diào)pH=6時bkg Ni（OH）₂，回收過程中，第①～②步操作鎳的損失率為5%，第④～⑥步驟的損失率為3%，故此計算式為：

281

59

×(64%a×95%+

59

93

b)×97%，
故答案為：

281

59

×(64%a×95%+

59

93

b)×97%．

點評：本題主要考查的是流程，難度較大，設(shè)計原電池與電解池原理、晶胞計算、氧化還原反應(yīng)等，注意總結(jié)．