Question

【題目】NiSO4、NiCl2是制取高純鎳和電鍍行業的重要原料，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，寫出反應的離子方程式_________________________________。溫度對反應時間和Ni粒徑的影響如圖所示，溫度為___________（選填字母）℃時，很難形成納米級別的Ni(已知納米級別的Ni與膠體分散質的大小一致)。

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”步驟中發生反應的化學方程式_________________________________，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，試通過計算證明“氧化”步驟的必要性__________________________________________________________________(離子濃度小于1×10－5mol/L時可認為沉淀完全，要有計算過程和合理的文字敘述)。

③“系列操作”包括__________、冷卻結晶、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點是____________________________________________。

Answer 1

【答案】N2H2+2Ni2++ 4OH－==2 Ni+N2↑+ 4H2O D 2FeSO4+H2O2+H2SO4==Fe2(SO4)3+2H2O 加快反應速率，防止溫度過高H2O2分解 Fe2+恰好沉淀完全時， ，此時，因此若無“氧化”步驟，當Fe2+恰好沉淀完全時，Ni2+也會生成沉淀 蒸發濃縮 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的相關計算、控制反應溫度的目的和制取晶體的實驗操作規范等知識點。

（1）由題意Ni化合價下降，則N化合價升高，所以單質為N2，故離子反應方程式為N2H2+2Ni2++ 4OH－== 2Ni+N2↑+ 4H2O；膠體粒徑范圍為1-100nm，由圖中信息可知，當溫度在79℃左右時，粒徑大于100nm，難以形成納米級別的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+，對應方程式為2FeSO4+H2O2+H2SO4==Fe2(SO4)3+2H2O；溫度過低時，反應速率過慢，溫度過高時，雙氧水易分解。故實際控制溫度40℃左右，其目的是：既可以加快反應速率，也可以防止溫度過高H2O2分解；

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

③從濾液中獲取晶體常見操作為蒸發濃縮、冷卻結晶、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。