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镍粉常用于各种高光泽装饰漆和塑料生产,也常用作催化剂.I、镍粉制备:工业用电解镍新液(主要含NiSO4、NiCl2)制备碱式碳酸镍晶体xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O,并利用其制备镍粉的流程
题目详情
镍粉常用于各种高光泽装饰漆和塑料生产,也常用作催化剂.
I、【镍粉制备】:
工业用电解镍新液(主要含NiSO4、NiCl2)制备碱式碳酸镍晶体xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O,并利用其制备镍粉的流程如下:
(1)反应器中的一个重要反应为3NiSO4+3Na2CO3+2H2O=NiCO3•2Ni(OH)2+3Na2SO4+2X,X的化学式为___.
(2)物料在反应器中反应时需要控制反应条件.分析下图,反应器中最适合的温度及pH分别为___℃、___.
(3)生产中,pH逐渐增加,生成Ni(OH)2含量也相对增加,则生成的碱式碳酸镍晶体中,镍的含量将___(填“升高”、“降低”或“不变”).
(4)操作1的名称是___,实验室完成此操作,需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒及___,其中玻璃棒的作用是___.
(5)固体洗涤时,需用纯水洗涤,检验其洗涤干净的试剂是___.
(6)气体Y是空气中含量最多的气体,其是___(填名称).
(7)操作2含过滤、水洗、95%酒精浸泡、晾干等操作,其中用95%酒精浸泡的目的是___.
II、【测定碱式碳酸镍晶体的组成】:
为测定碱式碳酸镍晶体(xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O)组成,某小组设计了如下实验方案及装置:
【资料卡片】:
1、碱式碳酸镍晶体受热会完全分解生成NiO、CO2及H2O.
2、400℃左右,NiO会氧化生成Ni2O3.
3、碱石灰是NaOH及CaO的混合物,可以吸收CO2和H2O.
【实验步骤】:
①___;②准确称取3.77g xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O放在B装置中,连接仪器;③打开弹簧夹a,鼓入一段时间空气,称量装置C、D的质量;④关闭弹簧夹a,加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出;⑤打开弹簧夹a,___;⑥准确称量装置C、D的质量;⑦根据数据进行计算(相关数据如右表).
【实验分析及数据处理】:
(8)完善实验步骤中的填空:①___;⑤___.
(9)计算xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O中x:y:z的值___.
(10)左侧通空气的目的是___、___.
【实验反思】:
(11)实验结束后,称得装置B中残留固体质量为2.33g.请通过计算确定残留固体的组成及各成分的质量(2分,写出计算过程,精确到小数点后两位).___.
I、【镍粉制备】:
工业用电解镍新液(主要含NiSO4、NiCl2)制备碱式碳酸镍晶体xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O,并利用其制备镍粉的流程如下:
(1)反应器中的一个重要反应为3NiSO4+3Na2CO3+2H2O=NiCO3•2Ni(OH)2+3Na2SO4+2X,X的化学式为___.
(2)物料在反应器中反应时需要控制反应条件.分析下图,反应器中最适合的温度及pH分别为___℃、___.
(3)生产中,pH逐渐增加,生成Ni(OH)2含量也相对增加,则生成的碱式碳酸镍晶体中,镍的含量将___(填“升高”、“降低”或“不变”).
(4)操作1的名称是___,实验室完成此操作,需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒及___,其中玻璃棒的作用是___.
(5)固体洗涤时,需用纯水洗涤,检验其洗涤干净的试剂是___.
(6)气体Y是空气中含量最多的气体,其是___(填名称).
(7)操作2含过滤、水洗、95%酒精浸泡、晾干等操作,其中用95%酒精浸泡的目的是___.
II、【测定碱式碳酸镍晶体的组成】:
为测定碱式碳酸镍晶体(xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O)组成,某小组设计了如下实验方案及装置:
【资料卡片】:
1、碱式碳酸镍晶体受热会完全分解生成NiO、CO2及H2O.
2、400℃左右,NiO会氧化生成Ni2O3.
3、碱石灰是NaOH及CaO的混合物,可以吸收CO2和H2O.
【实验步骤】:
装置C/g | 装置D/g | 装置E/g | |
加热前 | 200.00 | 180.00 | 180.00 |
加热后 | 201.08 | 180.44 | 180.00 |
【实验分析及数据处理】:
(8)完善实验步骤中的填空:①___;⑤___.
(9)计算xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O中x:y:z的值___.
(10)左侧通空气的目的是___、___.
【实验反思】:
(11)实验结束后,称得装置B中残留固体质量为2.33g.请通过计算确定残留固体的组成及各成分的质量(2分,写出计算过程,精确到小数点后两位).___.
▼优质解答
答案和解析
(1)反应器中的一个重要反应为3NiSO4+3Na2CO3+2H2O=NiCO3•2Ni(OH)2+3Na2SO4+2X,反应前Ni原子共3个、S原子共3个、O原子共23个、Na原子6个、C原子3个、H原子4个,反应后现有:Ni原子3个、S原子共3个、O原子共19个、Na原子6个、C原子1个、H原子4个,少O原子4个,C原子2个,而这些微粒包含在2个X分子中,所以X的化学式为 CO2.
(2)
物料在反应器中反应时需要控制反应条件.根据图可知,在55℃时杂质含量最低,在pH=8.3时各种杂质相对最少,所以反应器中最适合的温度及pH分别为 55℃、8.3.
(3)生产中,pH逐渐增加,生成Ni(OH)2含量也相对增加,由于在氢氧化镍中镍元素含量比在纯净的碱式碳酸镍中高,所以随着氢氧化镍的含量相对增加,则生成的碱式碳酸镍晶体中,镍的含量将 升高.
(4)操作1是实现难溶性固体和液体分离的,在实验室中该操作为过滤(也可以根据操作结果为滤液得出此操作为过滤).实验室完成过滤操作时,需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒及 漏斗,其中玻璃棒的作用是 引流.
(5)固体洗涤时,需用纯水洗涤,洗涤只要是除去表面附着的硫酸钠的,所以检验是否洗涤干净就是检验是否留硫酸根离子的残留,用含钡离子的可溶性溶液即可,可以是钡盐也可以是钡碱.
(6)气体Y是空气中含量最多的气体,空气中氮气占体积的大约五分之四,所以是 氮气).
(7)操作2含过滤、水洗、95%酒精浸泡、晾干等操作,由于酒精易挥发,所以用95%酒精浸泡的目的是 便于快速晾干.
II、【测定碱式碳酸镍晶体的组成】:
(8)完善实验步骤中的填空:①检查装置气密性(保证后续数据准备和实验的安全顺利进行);⑤缓缓通空气一段时间(将装置内二氧化碳和水蒸气完全排出,使测定结果更准确,计算结果更准确.
(9)水的质量为201.08g-200g=1.08g
二氧化碳的质量为180.44g-180h=0.44g
由于发生的是分解反应,所以生成的NiO的质量为3.77g-1.08g-0.44g=2.25g
则分解反应中水、二氧化碳和NiO的系数比(也就是分子个数比)为
:
:
=6:1:3
即:xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O
6H2O↑+1CO2↑+3NiO
可得x=1
y=2
z=4
即xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O中x:y:z的值 1:2:4.
(10)左侧通空气的目的是 开始是为了排尽装置中原有的CO2和水蒸气,避免装置内的二氧化碳和水蒸气造成数据干扰;反应后是为了将装置B中的CO2和水蒸气完全排出,使计算结果更准确.
【实验反思】:
(11)根据关系式以及 xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O的质量为3.77g可得
NiCO3•2Ni(OH)2•4H2O~~~3NiO~~~3Ni~~~3O
3.77 225 177 48
3.77g 2.25g 1.77g 0.48g
∵装置B中残留固体质量为2.33g
∴残留固体中O元素质量为2.33g-1.77g=0.56g,大于0.48g
残留固体中Ni、O元素质量比为1.77g:0.56g=177:56
而NiO及Ni2O3中Ni、O元素质量比分别为177:48、177:72,故残留固体为NiO和Ni2O3的混合物.
残留固体质量增加2.33g-2.25g=0.08g,是和NiO反应的O2质量
设与氧气反应的NiO质量为x 生成的Ni2O3质量为y
4 NiO+O2
2Ni2O3
300 32 332
x 0.08g y
=
=
x=0.75g
y=0.83g
剩余NiO质量为2.25g-0.75g=1.5g,生成Ni2O3 0.83g.
故答案为:
(1)CO2;
(2)55; 8.3;
(3)升高;
(4)过滤; 漏斗; 引流;
(5)BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液或Ba(OH)2溶液(答AgNO3溶液不给分,因为洗涤液中Cl-含量很低);
(6)氮气(填化学式不给分);
(7)便于快速晾干;
(8)①检查装置气密性; ②缓缓通空气一段时间;
(9)1:2:4;
(10)排尽装置中原有的CO2和水蒸气; 将装置B中的CO2和水蒸气完全排出;
(11)根据关系式以及 xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O的质量为3.77g可得
NiCO3•2Ni(OH)2•4H2O~~~3NiO~~~3Ni~~~3O
3.77 225 177 48
3.77g 2.25g 1.77g 0.48g
∵装置B中残留固体质量为2.33g
∴残留固体中O元素质量为2.33g-1.77g=0.56g,大于0.48g
残留�
(1)反应器中的一个重要反应为3NiSO4+3Na2CO3+2H2O=NiCO3•2Ni(OH)2+3Na2SO4+2X,反应前Ni原子共3个、S原子共3个、O原子共23个、Na原子6个、C原子3个、H原子4个,反应后现有:Ni原子3个、S原子共3个、O原子共19个、Na原子6个、C原子1个、H原子4个,少O原子4个,C原子2个,而这些微粒包含在2个X分子中,所以X的化学式为 CO2.
(2)
物料在反应器中反应时需要控制反应条件.根据图可知,在55℃时杂质含量最低,在pH=8.3时各种杂质相对最少,所以反应器中最适合的温度及pH分别为 55℃、8.3.
(3)生产中,pH逐渐增加,生成Ni(OH)2含量也相对增加,由于在氢氧化镍中镍元素含量比在纯净的碱式碳酸镍中高,所以随着氢氧化镍的含量相对增加,则生成的碱式碳酸镍晶体中,镍的含量将 升高.
(4)操作1是实现难溶性固体和液体分离的,在实验室中该操作为过滤(也可以根据操作结果为滤液得出此操作为过滤).实验室完成过滤操作时,需要的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒及 漏斗,其中玻璃棒的作用是 引流.
(5)固体洗涤时,需用纯水洗涤,洗涤只要是除去表面附着的硫酸钠的,所以检验是否洗涤干净就是检验是否留硫酸根离子的残留,用含钡离子的可溶性溶液即可,可以是钡盐也可以是钡碱.
(6)气体Y是空气中含量最多的气体,空气中氮气占体积的大约五分之四,所以是 氮气).
(7)操作2含过滤、水洗、95%酒精浸泡、晾干等操作,由于酒精易挥发,所以用95%酒精浸泡的目的是 便于快速晾干.
II、【测定碱式碳酸镍晶体的组成】:
(8)完善实验步骤中的填空:①检查装置气密性(保证后续数据准备和实验的安全顺利进行);⑤缓缓通空气一段时间(将装置内二氧化碳和水蒸气完全排出,使测定结果更准确,计算结果更准确.
(9)水的质量为201.08g-200g=1.08g
二氧化碳的质量为180.44g-180h=0.44g
由于发生的是分解反应,所以生成的NiO的质量为3.77g-1.08g-0.44g=2.25g
则分解反应中水、二氧化碳和NiO的系数比(也就是分子个数比)为
1.08g |
18 |
0.44g |
44 |
2.25g |
77 |
即:xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O
| ||
可得x=1
y=2
z=4
即xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O中x:y:z的值 1:2:4.
(10)左侧通空气的目的是 开始是为了排尽装置中原有的CO2和水蒸气,避免装置内的二氧化碳和水蒸气造成数据干扰;反应后是为了将装置B中的CO2和水蒸气完全排出,使计算结果更准确.
【实验反思】:
(11)根据关系式以及 xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O的质量为3.77g可得
NiCO3•2Ni(OH)2•4H2O~~~3NiO~~~3Ni~~~3O
3.77 225 177 48
3.77g 2.25g 1.77g 0.48g
∵装置B中残留固体质量为2.33g
∴残留固体中O元素质量为2.33g-1.77g=0.56g,大于0.48g
残留固体中Ni、O元素质量比为1.77g:0.56g=177:56
而NiO及Ni2O3中Ni、O元素质量比分别为177:48、177:72,故残留固体为NiO和Ni2O3的混合物.
残留固体质量增加2.33g-2.25g=0.08g,是和NiO反应的O2质量
设与氧气反应的NiO质量为x 生成的Ni2O3质量为y
4 NiO+O2
| ||
300 32 332
x 0.08g y
300 |
x |
32 |
0.08g |
332 |
y |
x=0.75g
y=0.83g
剩余NiO质量为2.25g-0.75g=1.5g,生成Ni2O3 0.83g.
故答案为:
(1)CO2;
(2)55; 8.3;
(3)升高;
(4)过滤; 漏斗; 引流;
(5)BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液或Ba(OH)2溶液(答AgNO3溶液不给分,因为洗涤液中Cl-含量很低);
(6)氮气(填化学式不给分);
(7)便于快速晾干;
(8)①检查装置气密性; ②缓缓通空气一段时间;
(9)1:2:4;
(10)排尽装置中原有的CO2和水蒸气; 将装置B中的CO2和水蒸气完全排出;
(11)根据关系式以及 xNiCO3•yNi(OH)2•zH2O的质量为3.77g可得
NiCO3•2Ni(OH)2•4H2O~~~3NiO~~~3Ni~~~3O
3.77 225 177 48
3.77g 2.25g 1.77g 0.48g
∵装置B中残留固体质量为2.33g
∴残留固体中O元素质量为2.33g-1.77g=0.56g,大于0.48g
残留�
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