【思维好题】镍粉制备的工艺流程分析及碱式碳酸镍晶体组成的计算（难度较大）

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（文心老师选题、分析）

问题

镍粉常用于生产各种高光泽的装饰涂料和塑料，也常用作催化剂。

一、（镍粉的制备）

由新的工业镍电解液（主要含NiSO4和NiCl2）制取碱式碳酸镍晶体•yNi(OH)2•zH2O，并以此制备镍粉的工艺过程如下：

（数据） （1）反应器内的一个重要反应是：++2H2O=NiCO3•2Ni(OH)2↓++2CO2↑

（2）工序2，过滤，洗涤，95%酒精浸泡，干燥。

①操作1称为洗涤操作1。当得到固体后，需要用纯水进行洗涤。检查其洁净度的方法是取最后一次洗涤液，加入溶液中。如果没有明显变化，则表示固体已被洗涤。

②Y气体是空气中最丰富的气体，其名称为。

③ 物料在反应器内进行反应时，需要控制反应条件，由下图分析可知，反应器内最适宜的温度为℃，最适宜的pH为。

Ⅱ.（碱式碳酸镍晶体的组成测定） 为了确定碱式碳酸镍晶体[•yNi(OH)2•zH2O]的组成，研究小组设计了如下实验方案和装置：

（数据） （1）加热后，碳酸镍晶体会完全分解，形成NiO、CO2和H2O

（2）在400°C左右，NiO会氧化形成Ni2O3。

(实验步骤)

①连接装置；②准确称取3.77g碱式碳酸镍晶体[•yNi（OH）2•zH2O]置于装置B中，连接仪器；③打开弹簧夹a，缓慢吹入空气片刻，称量装置C、D的质量；④关闭弹簧夹a，加热装置B，直至装置C中导管末端无气泡冒出；⑤打开弹簧夹a，缓慢吹入空气片刻；⑥准确称量装置C、D的质量；⑦根据数据进行计算（相关数据见表格）

设备 C/g

设备D/g

加热前

200.00

180.00

加热后

201.08

180.44

（实验分析与数据处理）

（1）完成实验步骤①中的空白。

（2）设备A的功能是。

（3）步骤⑤的实验目的是。

（4）计算•yNi(OH)2•zH2O中x:y:z的值。（写出计算过程）

分析与解答

【答案】I. ①过滤；BaCl2/Ba(NO3)2等（合理）

②氮气③55℃8.3

Ⅱ.（1） ①检查装置的气密性

（2）除去空气中的二氧化碳和水蒸气，防止它们干扰实验

（3）装置中残留的二氧化碳和水蒸气被装置C和D完全吸收

（4）1：2：4

【分析】一、①洗涤的目的是为了除去晶体表面残留的硫酸钠溶液，所以检验洗涤是否干净就是看是否有残留硫酸根离子，这可以用含有钡离子的可溶溶液来做；

③物料在反应器内进行反应时需要控制反应条件，由图可知在55℃时杂质含量最低，在pH=8.3时杂质含量相对最低，所以反应器内最适宜的温度为55℃，pH为8.3。

II. (2)首先将空气通过钠石灰，是为了除去空气中的二氧化碳和水蒸气，以防止它们进入C和D装置，影响测量结果。

（4）水的质量为201.08g-200g=1.08g

二氧化碳的质量为180.44g-180h=0.44g

由于发生分解反应，生成的NiO质量为3.77g-1.08g-0.44g=2.25g

分解反应中水、二氧化碳、NiO的化学计量比（即分子比）为

根据质量守恒定律，我们可以推导出：x=1；y=2；z=4

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