【題目】NiSO4、NiCl2是制取高純鎳和電鍍行業(yè)的重要原料,回答下列問題:

(1)堿性條件下利用肼(N2H2)還原NiCl2溶液可生成高純Ni納米粒子和某氣體單質(zhì),寫出反應(yīng)的離子方程式_________________________________。溫度對(duì)反應(yīng)時(shí)間和Ni粒徑的影響如圖所示,溫度為___________(選填字母)℃時(shí),很難形成納米級(jí)別的Ni(已知納米級(jí)別的Ni與膠體分散質(zhì)的大小一致)。

A.43 B.50 C.64 D.79

(2)利用某含鎳廢料(主要成分為Ni,還含有鋁、鐵的氧化物)可制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O),其流程如圖所示:

已知:Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15 K sp[Fe(OH)2]=8.0×10-16

K sp[Fe(OH)3]=4.0×10-38

①寫出“氧化”步驟中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________,步驟需要控制溫度40℃左右,其目的是_________________________________。

②已知“酸浸”所得濾液中c(Ni2+)=1mol/L,c(Fe2+)=0.1mol/L,試通過計(jì)算證明“氧化”步驟的必要性__________________________________________________________________(離子濃度小于1×10-5mol/L時(shí)可認(rèn)為沉淀完全,要有計(jì)算過程和合理的文字?jǐn)⑹?。

③“系列操作”包括__________、冷卻結(jié)晶、過濾、乙醇洗滌、干燥等操作,其中利用乙醇洗滌硫酸鎳晶體的優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________。

【答案】N2H2+2Ni2++ 4OH==2 Ni+N2↑+ 4H2O D 2FeSO4+H2O2+H2SO4==Fe2(SO4)3+2H2O 加快反應(yīng)速率,防止溫度過高H2O2分解 Fe2+恰好沉淀完全時(shí), ,此時(shí),因此若無“氧化”步驟,當(dāng)Fe2+恰好沉淀完全時(shí),Ni2+也會(huì)生成沉淀 蒸發(fā)濃縮 減少硫酸鎳晶體因溶解而造成的損失,更有利于硫酸鎳晶體的干燥

【解析】

本題以Ni的化工流程為線索,考查了陌生氧化還原方程式的書寫、Ksp的相關(guān)計(jì)算、控制反應(yīng)溫度的目的和制取晶體的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范等知識(shí)點(diǎn)。

(1)由題意Ni化合價(jià)下降,則N化合價(jià)升高,所以單質(zhì)為N2,故離子反應(yīng)方程式為N2H2+2Ni2++ 4OH== 2Ni+N2↑+ 4H2O;膠體粒徑范圍為1-100nm,由圖中信息可知,當(dāng)溫度在79℃左右時(shí),粒徑大于100nm,難以形成納米級(jí)別的Ni,故選D。

(2)①原料中含有鐵的氧化物,可能含有Fe2+雙氧水可將其氧化為Fe3+,對(duì)應(yīng)方程式為2FeSO4+H2O2+H2SO4==Fe2(SO4)3+2H2O;溫度過低時(shí),反應(yīng)速率過慢,溫度過高時(shí),雙氧水易分解。故實(shí)際控制溫度40℃左右,其目的是:既可以加快反應(yīng)速率,也可以防止溫度過高H2O2分解;

②Fe2+恰好沉淀完全時(shí),,此時(shí),因此若無“氧化”步驟,當(dāng)Fe2+恰好沉淀完全時(shí),Ni2+也會(huì)生成沉淀;

③從濾液中獲取晶體常見操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,利用乙醇洗滌可減少硫酸鎳晶體因溶解而造成的損失,更有利于硫酸鎳晶體的干燥。

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A. Y的最簡單氫化物的熱穩(wěn)定性比Z的強(qiáng)

B. 在同周期元素中,W的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性最強(qiáng)

C. 離子半徑:X<Y<Z<W

D. W的鹽溶液可能呈堿性

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