Question

鎳電池廣泛應(yīng)用于混合動力汽車系統(tǒng)，電極材料由Ni(OH)₂、炭粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成．由于電池使用后電極材料對環(huán)境有危害，某興趣小組對該電池電極材料進行資源回收研究，并設(shè)計出相關(guān)實驗流程圖
 
已知：①NiCl₂易溶于水，F(xiàn)e³⁺不能氧化Ni²⁺
②某溫度下一些金屬氫氧化物的K_sp及沉淀析出的理論pH如表所示：

回答下列問題：
（1）根據(jù)表數(shù)據(jù)判斷步驟②依次析出沉淀Ⅱ      和沉淀Ⅲ     （填化學(xué)式），則pH₁        pH₂（填填“＞”、“=”或“＜”），控制兩種沉淀析出可利用      。
A．pH試紙         B．石蕊指示劑           C．pH計
（2）已知溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄?H₂O＞NiC₂O₄?2H₂O，則反應(yīng)③的化學(xué)方程式是           。第③步反應(yīng)后，過濾沉淀時需要的玻璃儀器有    。若過濾時發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實驗操作的角度給出兩種可能的原因             、            。
（3）④中陽極反應(yīng)產(chǎn)生的氣體E為    ，驗證該氣體的試劑為       。
（4）試寫出反應(yīng)⑥的離子方程式           。

Answer 1

（1）Fe(OH)₃    Al(OH)₃   ＜     C  
（2）NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O=NiC₂O₄·2H₂O+2NaCl ;燒杯、漏斗、玻璃棒;濾紙破損、過濾液的液面高于濾紙的邊緣
（3）Cl₂;濕潤的淀粉碘化鉀試紙
（4）2Ni(OH)₂+Cl₂+2OH^—=2Ni(OH)₃+2Cl^—

由題給條件，金屬氫氧化物的K_sp及沉淀析出的理論pH，可知，在A溶液中加入NiO是為了調(diào)節(jié)溶液pH，使相應(yīng)的鋁離子、三價鐵離子全部沉淀出，Ni²⁺在溶液B中．根據(jù)pH可以確定開始析出沉淀和全部沉淀的pH范圍，先析出沉淀Ⅱ是Fe(OH)₃，沉淀pH范圍是2.53～2.94，然后析出沉淀Ⅲ是Al(OH)₃，沉淀PH的范圍3.43～4.19，所以pH₁＜pH₂；控制兩種沉淀析出必須準確測定pH值，所以應(yīng)利用pH計測定。
（2）由溶解度：NiC₂O₄＞NiC₂O₄?H₂O＞NiC₂O₄?2H₂O，結(jié)合流程中的變化
可知沉淀為溶解度小的NiC₂O₄?2H₂O，所以根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系寫出化學(xué)方程式；
在過濾裝置中用到的玻璃儀器和注意問題，根據(jù)裝置和操作步驟寫出NiCl₂+Na₂C₂O₄+2H₂O=NiC₂O₄·2H₂O+2NaCl，漏斗，燒杯、玻璃棒;濾紙破損、過濾液的液面高于濾紙的邊緣。
（3）由流程圖和以上分析可知，D溶液主要是氯化鈉溶液，電解氯化鈉溶液在陽極得到氯氣，陰極得到氫氣，所以E氣體是Clc ₂，驗證氯氣的試劑應(yīng)是淀粉碘化鉀溶液，遇氯氣變藍；
（4）在B溶液中加入Na₂C₂O₄溶液生成了沉淀ⅠNiC₂O₄.2H₂O，沉淀中加入氫氧化鈉溶液，根據(jù)Ni(OH)₂開始沉淀到全部沉淀的pH范圍為7.60～9.75，加入過量氫氧化鈉溶液能使沉淀NiC₂O₄·2H₂O轉(zhuǎn)化為Ni(OH)₂，所以C為沉淀Ni（OH）₂；根據(jù)流程圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，沉淀C和氯氣能生成Ni(OH)₃，鎳元素化合價升高是被氯氣氧化的結(jié)果，因此離子方程式為2Ni(OH)₂+2OH^-+Cl₂=2Ni(OH)₃+2Cl^-