Question

14．Ni₂O₃主要用作陶瓷、搪瓷和玻璃的著色劑，也可用于鎳粉的制造．以鎳粉廢料為原料制備Ni₂O₃的工藝如圖1

回答下列問(wèn)題：
（1）Ni₂O₃中Ni的化合價(jià)為+3．
（2）提高“酸浸”、“酸溶”速率時(shí)，溫度不宜過(guò)高，其原因是溫度高，HCl揮發(fā)加快．
（3）加入H₂O₂“氧化”的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；濾渣A的主要成分是Fe（OH）₃（填化學(xué)式）．
（4）工藝中分步加入Na₂CO₃的作用是將Fe³⁺和Ni²⁺分別沉淀出來(lái)；為提高原料的利用率，應(yīng)控制加入NaClO與NaOH的物質(zhì)的量之比為1：4．
（5）工業(yè)上，用鎳為陽(yáng)極，電解0.1mol/L NiCl₂溶液與一定量NH₄Cl組成的混合溶液，可得高純度的球形超細(xì)鎳粉．當(dāng)其他條件一定時(shí)，NH₄Cl的濃度對(duì)陰極電流效率（電流效率是指電解時(shí)，在電極上實(shí)際沉積的物質(zhì)的量與理論析出量之比）及鎳的成粉率的影響如圖2所示：
①為獲得高純度的球形超細(xì)鎳粉，NH₄Cl溶液的濃度最好控制為0.2mol/L．
②當(dāng)NH₄Cl溶液的濃度大于15g/L時(shí)，陰極有氣體生成，導(dǎo)致陰極電流效率降低，請(qǐng)結(jié)合平衡移動(dòng)原理解釋其原因：隨著NH₄⁺濃度增大，水解平衡NH₄⁺+H₂?NH₃•H₂O+H⁺，向右移動(dòng)，H+濃度增大，導(dǎo)致陰極析出H₂．

Answer 1

分析 酸浸后的酸性溶液中含有Ni²⁺、Cl^-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺等，加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子全部沉淀，過(guò)濾后的濾液中再加入碳酸鈉沉淀鎳離子得NiCO₃，濾液A中含有NaCl等物質(zhì)，將NiCO₃再溶于鹽酸，得氯化鎳溶液，向其中加入次氯酸鈉和氫氧化鈉溶液可得Ni₂O₃．
（1）根據(jù)化合物中化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算；
（2）溫度過(guò)高，HCl揮發(fā)，不利用金屬離子的溶解；
（3）過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子全部沉淀；
（4）工藝中分步加入Na₂CO₃的作用是將Fe³⁺和Ni²⁺分別沉淀出來(lái)；根據(jù)反應(yīng)2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O；
（5）①選擇鎳的成粉率最高的濃度；
②當(dāng)NH₄Cl濃度大于15g•L^-1時(shí)，陰極有氫氣生成，導(dǎo)致陰極電流效率降低．

解答 解：（1）Ni₂O₃中氧元素-2價(jià)，化合物中化合價(jià)代數(shù)和為0，則Ni的化合價(jià)為+3；
故答案為：+3；
（2）溫度過(guò)高，HCl揮發(fā)，不利用金屬離子的溶解；
故答案為：溫度高，HCl揮發(fā)加快；
（3）過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，發(fā)生的反應(yīng)為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子全部沉淀，則濾渣為Fe（OH）₃；
故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；Fe（OH）₃；
（4）工藝中分步加入Na₂CO₃的作用是將Fe³⁺和Ni²⁺分別沉淀出來(lái)，為提高原料的利用率，NaClO與NaOH“氧化”生成Ni₂O₃的離子方程式為2Ni²⁺+ClO^-+4OH^-=Ni₂O₃↓+Cl^-+2H₂O，加入NaClO與NaOH的物質(zhì)的量之比為 1：4；
故答案為：將Fe³⁺和Ni²⁺分別沉淀出來(lái)；1：4；
（5）①根據(jù)圖2可知，NH₄Cl的濃度為10g•L^-1時(shí)，鎳的成粉率最高，所以NH₄Cl的濃度最好控制為10 g•L^-1，濃度為$\frac{10}{53.3}$mol/L≈0.2mol/L；
故答案為：0.2；
②當(dāng)NH₄Cl溶液的濃度大于15g/L時(shí)，隨著NH₄⁺濃度增大，水解平衡NH₄⁺+H₂?NH₃•H₂O+H⁺，向右移動(dòng)，H+濃度增大，導(dǎo)致陰極析出H₂；
故答案為：隨著NH₄⁺濃度增大，水解平衡NH₄⁺+H₂?NH₃•H₂O+H⁺，向右移動(dòng)，H+濃度增大，導(dǎo)致陰極析出H₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，涉及反應(yīng)速率影響因素、條件控制、陌生方程式書(shū)寫(xiě)、電解原理、信息獲取能力等，是高考�？碱}型，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．