Question

【題目】目前全世界的鎳（Ni）消費(fèi)量僅次于銅、鋁、鉛、鋅，居有色金屬第五位。鎳常用于各種高光澤裝飾漆和塑料生產(chǎn)，也常用作催化劑。

堿式碳酸鎳的制備：

工業(yè)用電解鎳新液（主要含NiSO4，NiCl2等）制備堿式碳酸鎳晶體[xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O]，制備流程如圖：

（1）反應(yīng)器中的一個(gè)重要反應(yīng)為3NiSO4+3Na2CO3+2H2O=NiCO3·2Ni(OH)2+3Na2SO4+2X，X的化學(xué)式為__。

（2）物料在反應(yīng)器中反應(yīng)時(shí)需要控制反應(yīng)溫度和pH值。分析如圖，反應(yīng)器中最適合的pH值為__。

（3）檢驗(yàn)堿式碳酸鎳晶體洗滌干凈的方法是__。

測定堿式碳酸鎳晶體的組成：

為測定堿式碳酸鎳晶體[xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O]組成，某小組設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)方案及裝置：

資料卡片：堿式碳酸鎳晶體受熱會完全分解生成NiO、CO2和H2O

實(shí)驗(yàn)步驟：

①檢查裝置氣密性；

②準(zhǔn)確稱量3.77g堿式碳酸鎳晶體[xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O]放在B裝置中，連接儀器；

③打開彈簧夾a，鼓入一段時(shí)間空氣，分別稱量裝置C、D、E的質(zhì)量并記錄；

④__；

⑤打開彈簧夾a緩緩鼓入一段時(shí)間空氣；

⑥分別準(zhǔn)確稱量裝置C、D、E的質(zhì)量并記錄；

⑦根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算（相關(guān)數(shù)據(jù)如下表）

	裝置C/g	裝置D/g	裝置E/g
加熱前	250.00	190.00	190.00
加熱后	251.08	190.44	190.00

實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理：

（4）E裝置的作用__。

（5）補(bǔ)充④的實(shí)驗(yàn)操作___。

（6）通過計(jì)算得到堿式碳酸鎳晶體的組成__（填化學(xué)式）。

鎳的制備：

（7）寫出制備Ni的化學(xué)方程式__。

Answer 1

【答案】CO2 8.3 取最后一次洗滌液少許，加入HCl酸化的BaCl2溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈 吸收空氣中的H2O和CO2 關(guān)閉彈簧夾a，點(diǎn)燃酒精燈，觀察到C中無氣泡時(shí)，停止加熱 NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O 2[NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O]+3N2H4·H2O=6Ni+3N2↑+2CO2↑+21H2O

【解析】

(1)根據(jù)元素守恒分析判斷 ；

(2)使各種雜質(zhì)相對最少的pH即為最適合的pH ；

(3)反應(yīng)后的濾液中含有硫酸鈉，因此檢驗(yàn)堿式碳酸鎳晶體是否洗滌干凈就是檢驗(yàn)是否有硫酸根離子殘留；

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮透鱾�(gè)裝置的作用分析；

(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮颓昂蟛僮鞑襟E分析；

(6)先計(jì)算生成水蒸氣和CO2的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量守恒確定化學(xué)式；

(7)氧化還原反應(yīng)中電子有得，必有失，根據(jù)化合價(jià)變化確定生成物，進(jìn)而配平方程式。

(1)反應(yīng)器中的一個(gè)重要反應(yīng)為3NiSO4+3Na2CO3+2H2O=NiCO3·2Ni(OH)2+3Na2SO4+2X，反應(yīng)前Ni原子共3個(gè)、S原子共3個(gè)、O原子共23個(gè)、Na原子6個(gè)、C原子3個(gè)、H原子4個(gè)，反應(yīng)后現(xiàn)有：Ni原子3個(gè)、S原子共3個(gè)、O原子共19個(gè)、Na原子6個(gè)、C原子1個(gè)、H原子4個(gè)，少O原子4個(gè)，C原子2個(gè)，而這些微粒包含在2個(gè)X分子中，所以X的化學(xué)式為CO2，故答案為：CO2 ；

(2)物料在反應(yīng)器中反應(yīng)時(shí)需要控制反應(yīng)條件，根據(jù)圖可知，在pH=8.3時(shí)，各種雜質(zhì)相對最少，所以反應(yīng)器中最適合的pH 8.3，故答案為：8.3 ；

(3)反應(yīng)后的濾液中含有硫酸鈉，因此檢驗(yàn)堿式碳酸鎳晶體是否洗滌干凈就是檢驗(yàn)是否有硫酸根離子殘留，故答案為：取最后一次洗滌液少許，加入HCl酸化的BaCl2溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈；

(4)C裝置用來吸收堿式碳酸鎳晶體受熱分解產(chǎn)生的H2O，D裝置用來吸收堿式碳酸鎳晶體受熱分解產(chǎn)生的CO2，E裝置可以防止空氣中的H2O和CO2進(jìn)入D裝置中，影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測定，故答案為：吸收空氣中的H2O和CO2；

(5)步驟③反應(yīng)前左側(cè)通空氣是為了排盡裝置中原有的CO2和水蒸氣，避免裝置內(nèi)的CO2和水蒸氣造成數(shù)據(jù)干擾，排空氣后，應(yīng)該開始進(jìn)行反應(yīng)，因此步驟④的操作為關(guān)閉彈簧夾a，點(diǎn)燃酒精燈，觀察到C中無氣泡時(shí)，說明固體分解完全，停止加熱；步驟⑤再打開彈簧夾a緩緩鼓入一段時(shí)間空氣，將裝置中殘留的CO2和水蒸氣全部趕入C、D裝置，被完全吸收，故答案為：關(guān)閉彈簧夾a，點(diǎn)燃酒精燈，觀察到C中無氣泡時(shí)，停止加熱；

(6)水的質(zhì)量為251.08g250g=1.08g，CO2的質(zhì)量為190.44g190g=0.44g，由于發(fā)生的是分解反應(yīng)，所以生成的NiO的質(zhì)量為3.77g1.08g0.44g=2.25g，則分解反應(yīng)中水、二氧化碳和NiO的系數(shù)比(也就是分子個(gè)數(shù)比)為即：，xNiCO3yNi(OH)2zH2O.6H2O↑+CO2↑+3NiO，根據(jù)元素守恒可得可得x=1，y=2，z=4即xNiCO3yNi(OH)2zH2O中x:y:z的值1:2:4，故答案為：NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O；

(7)NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O與N2H4·H2O反應(yīng)生成Ni，Ni元素得電子，被還原，同時(shí)還生成氣體X和Y，由第(1)問知X為CO2，氧化還原反應(yīng)有得電子，必有失電子的物質(zhì)，由此判斷另一種氣體為N2，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒配平制備Ni的化學(xué)方程式，故答案為：2[NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O]+3N2H4·H2O=6Ni+3N2↑+2CO2↑+21H2O。