Question

【題目】鎳粉常用于各種高光澤裝飾漆和塑料生產，也常用作催化劑。
I、【鎳粉制備】：
工業用電解鎳新液（主要含NiSO4、NiCl2）制備堿式碳酸鎳晶體xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O，并利用其制備鎳粉的流程如下：

（1）反應器中的一個重要反應為3NiSO4 + 3Na2CO3 + 2H2O = NiCO3·2Ni(OH)2 +3Na2SO4 + 2X，X的化學式為。
（2）物料在反應器中反應時需要控制反應條件。
分析下圖，反應器中最適合的溫度及pH分別為℃、。

（3）生產中，pH逐漸增加，生成Ni(OH)2含量也相對增加，則生成的堿式碳酸鎳晶體中，鎳的含量將（填“升高”、“降低”或“不變”）。
（4）操作1的名稱是 ， 實驗室完成此操作，需要的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒及 ， 其中玻璃棒的作用是。
（5）固體洗滌時，需用純水洗滌，檢驗其洗滌干凈的試劑是。
（6）氣體Y是空氣中含量最多的氣體，其是（填名稱）。
（7）操作2含過濾、水洗、95％酒精浸泡、晾干等操作，其中用95％酒精浸泡的目的是。
（8）II、【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，某小組設計了如下實驗方案及裝置：

【資料卡片】：
①堿式碳酸鎳晶體受熱會完全分解生成NiO、CO2及H2O。
②400℃左右，NiO會氧化生成Ni2O3。
③堿石灰是NaOH及CaO的混合物，可以吸收CO2和H2O。
【實驗步驟】：
①……；②準確稱取3.77g xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O放在B裝置中，連接儀器；③打開彈簧夾a，鼓入一段時間空氣，稱量裝置C、D的質量；④關閉彈簧夾a，加熱裝置B至裝置C中導管末端無氣泡冒出；⑤打開彈簧夾a，……；⑥準確稱量裝置C、D的質量；⑦根據數據進行計算（相關數據如表）。

	裝置C / g	裝置D / g	裝置E / g
加熱前	200.00	180.00	180.00
加熱后	201.08	180.44	180.00

【實驗分析及數據處理】：
完善實驗步驟中的填空：①；⑤。
（9）計算xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O中x：y：z的值。
（10）左側通空氣的目的是、。
（11）實驗結束后，稱得裝置B中殘留固體質量為2.33g。請通過計算確定殘留固體的組成及各成分的質量（寫出計算過程，精確到小數點后兩位）。

Answer 1

【答案】
（1）CO2
（2）55,8.3
（3）升高
（4）過濾,漏斗,引流
（5）BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液或Ba(OH) 2溶液
（6）氮氣
（7）便于快速晾干
（8）檢查裝置氣密性,緩緩通空氣一段時間
（9）1:2:4
（10）排盡裝置中原有的CO2和水蒸氣,將裝置B中的CO2和水蒸氣完全排出 【實驗反思】：
（11）解:

NiCO3·2Ni(OH)2 ·4H2O ~	3NiO ~	3Ni ~	3O
377	225	177	48
3.77g	2.25g	1.77g	0.48g

∵ 裝置B中殘留固體質量為2.33g∴ 殘留固體中O元素質量為2.33g – 1.77g = 0.56g,大于0.48g殘留固體中Ni、O元素質量比為1.77g：0.56g = 177:56而NiO及Ni2O3中Ni、O元素質量比分別為177:48、177:72,故殘留固體為NiO和Ni2O3的混合物。殘留固體質量增加2.33g – 2.25g = 0.08g,是和NiO反應的O2質量 設與氧氣反應的NiO質量為x 生成的Ni2O3質量為y

4 NiO +	O2	2Ni2O3
300	32	332
x	0.08g	y

x=0.75g y=0.83g剩余NiO質量為2.25g – 0.75g = 1.5g,生成Ni2O3 0.83g。
【解析】I、（1）根據質量守恒定律反應，前后原子的總類和數目不變，

3NiSO4 + 3Na2CO3 + 2H2O = NiCO3·2Ni(OH)2 +3Na2SO4 + 2X，

反應前：	反應后
Ni：3	Ni：3
O：23	O：17
H：4	H：4
C：3	C：1

所以X為：CO2；
（2）反應器中雜質的含量越低越好，所以最適合的溫度為55，最適合的pH為8.3；
（3）在NiCO3中鎳的含量小于Ni(OH)2中鎳的含量，生產中，pH逐漸增加，生成Ni(OH)2含量也相對增加，NiCO3的含量相對減小，則生成的堿式碳酸鎳晶體中，鎳的含量將升高；
（4）操作1將固體和液體分開，所以操作1為過濾，過濾過程中需要的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒及漏斗，玻璃棒起到引流的作用；
（5）洗滌的目的是將堿式碳酸鎳晶體表面的硫酸鈉溶液等除去，檢驗其洗滌的是否干凈，即檢查是否有硫酸根離子，可加入BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液或Ba(OH) 2溶液，觀察是否生成不溶于硝酸的沉淀；
（6）空氣中含量最多的氣體是氮氣；
（7）用95％酒精浸泡的目的是使固體表面的水分分散到酒精中，便于固體快速晾干；

II、（8）做有關氣體的制取和性質實驗前，應先檢查裝置的氣密性，加熱后，為了將堿式碳酸鎳晶體受熱會完全分解生成的CO2及H2O完全被裝置C、D吸收，緩緩通一段時間除去水分和二氧化碳的空氣；
（9）裝置C增加的質量（1.08g）為生成水的質量，裝置D增加的質量（0.44g）為生成二氧化碳的質量；所以NiO的質量為3.77g-1.08g-0.44g=2.25g

xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O （x+y）NiO+	xCO2↑+	（y+z）H2O
75（x+y）	44x	18（y+z）
2.25g	0.44g	1.08g

所以 ， ， ，

解得：x：y：z=1:2:4;
（10）實驗開始前左側通空氣的目的是排盡裝置中原有的CO2和水蒸氣；實驗完畢時左側通空氣的目的是將裝置B中的CO2和水蒸氣完全排出 .
（11）解:

NiCO3·2Ni(OH)2 ·4H2O ~	3NiO ~	3Ni ~	3O
377	225	177	48
3.77g	2.25g	1.77g	0.48g

∵ 裝置B中殘留固體質量為2.33g

∴ 殘留固體中O元素質量為2.33g – 1.77g = 0.56g ，大于0.48g

殘留固體中Ni、O元素質量比為1.77g：0.56g = 177:56

而NiO及Ni2O3中Ni、O元素質量比分別為177:48、177:72，故殘留固體為NiO和Ni2O3的混合物；

殘留固體質量增加2.33g – 2.25g = 0.08g，是和NiO反應的O2質量

設與氧氣反應的NiO質量為x 生成的Ni2O3質量為y

4 NiO +	O2	2Ni2O3
300	32	332
x	0.08g	y

x=0.75g y=0.83g

剩余NiO質量為2.25g – 0.75g = 1.5g，生成Ni2O3 0.83g.

所以答案是：
（1）CO2；
（2）55； 8.3；
（3）升高；
（4）過濾； 漏斗； 引流；
（5）BaCl2溶液或Ba（NO3）2溶液或Ba（OH）2溶液（答AgNO3溶液不給分，因為洗滌液中Cl-含量很低）；
（6）氮氣（填化學式不給分）；
（7）便于快速晾干；
（8）①檢查裝置氣密性； ②緩緩通空氣一段時間；
（9）1：2：4；
（10）排盡裝置中原有的CO2和水蒸氣； 將裝置B中的CO2和水蒸氣完全排出；
（11）0.83g.
【考點精析】通過靈活運用根據化學反應方程式的計算，掌握各物質間質量比=系數×相對分子質量之比即可以解答此題．