Question

【題目】I、三氧化二鎳(Ni2O3)是一種灰黑色無氣味有光澤的塊狀物，易碎成細粉末，常用于制造高能電池。工業上以金屬鎳廢料生產NiCl2，繼而生產Ni2O3的工藝流程如下：

下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L－1計算)。

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3	Ni(OH)2
開始沉淀的pH	1.1	6.5	3.5	7.1
沉淀完全的pH	3.2	9.7	4.7	9.2

（1）①為了提高金屬鎳廢料浸出的速率，在“酸浸”時可采取的措施有：適當升高溫度，攪拌，______等。

②酸浸后的酸性溶液中含有Ni2＋、Cl－，另含有少量Fe2＋、Fe3＋、Al3＋等。在沉鎳前，需加Na2CO3控制溶液pH范圍為______。

（2）“氧化”生成Ni2O3的離子方程式為______。

（3）工業上用鎳為陽極，電解0.05 ~ 0.1 mol·L－1 NiCl2 溶液與一定量NH4Cl組成的混合溶液，可得到高純度、球形的超細鎳粉。當其它條件一定時，NH4Cl的濃度對陰極電流效率及鎳的成粉率的影響如下圖所示，則NH4Cl的濃度最好控制為______。

II、煤制天然氣的工藝流程簡圖如下：

（4）已知反應I：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋135 kJ·mol－1，通入的氧氣會與部分碳發生燃燒反應。請利用能量轉化及平衡移動原理說明通入氧氣的作用：______。

（5）①甲烷化反應IV發生之前需要進行脫酸反應III。煤經反應I和II后的氣體中含有兩種酸性氣體，分別是H2S和_____。

②工業上常用熱碳酸鉀溶液脫除H2S氣體得到兩種酸式鹽，該反應的離子方程式是____。

（6）一定條件下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入1.2 mol CH4(g)和4.8 mol CO2(g)，發生反應：CH4 (g)＋3CO2 (g)2H2O(g)＋4CO(g) ΔH＞0。實驗測得，反應吸收的能量和甲烷的體積分數隨時間變化的曲線圖像如右圖。計算該條件下，此反應的H＝______。

Answer 1

【答案】 增大鹽酸的濃度(或將鎳廢料研成粉末等) 4.7≤pH＜7.1 2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=== Ni2O3↓＋Cl－＋2H2O 10 g·L－1 氧氣與碳發生燃燒反應放熱，放出的熱被可逆反應吸收利用，促進反應正向移動 CO2 CO32－＋H2SHS－＋HCO3－ ＋330 kJ·mol－

【解析】試題分析：I、（1）①根據影響反應速率的因素回答；②根據相關金屬離子開始生成氫氧化物沉淀和完全生成沉淀的pH，要讓Fe2＋、Fe3＋、Al3＋等沉淀而Ni2＋不生成沉淀，需要將Fe2＋氧化為Fe3＋，再調節PH。（2）根據得失電子守恒配平次氯酸鈉氧化Ni2＋的離子方程式；（3）NH4Cl的濃度最好控制在鎳的成粉率最高點；II、（4）C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)反應吸熱，氧氣會與部分碳發生燃燒反應放熱；（5）①根據元素守恒，煤經反應I和II后的氣體中含有兩種酸性氣體，分別是H2S和CO2；②熱碳酸鉀溶液與H2S氣體得到兩種酸式鹽是碳酸氫鈉和硫氫化鈉；（6）根據圖像可知，吸收118.8 kJ能量時CH4的體積分數為 ，利用“三段式”計算消耗甲烷的物質的量。

解析：I、（1）（1）①為了提高金屬鎳廢料浸出的速率，可采取的措施有：適當升高溫度，攪拌，增大鹽酸的濃度等；②要讓Fe2＋、Fe3＋、Al3＋等沉淀而Ni2＋不生成沉淀，需要將Fe2＋氧化為Fe3＋，再調節PH，使Fe3＋、Al3＋等完全沉淀PH≥4.7，Ni2＋不生成沉淀PH<7.1，所以控制PH的范圍是4.7≤pH＜7.1。（2）根據得失電子守恒配平次氯酸鈉氧化Ni2＋的離子方程式是2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=== Ni2O3↓＋Cl－＋2H2O；（3）NH4Cl的濃度最好控制在鎳的成粉率最高點，所以NH4Cl的濃度最好控制在10 g·L－1；II、（4）C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)反應吸熱，氧氣會與部分碳發生燃燒反應放熱，氧氣與碳發生燃燒放出的熱被C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)吸收利用，促進反應正向移動；（5）①根據元素守恒，煤經反應I和II后的氣體中含有兩種酸性氣體，分別是H2S和CO2；②熱碳酸鉀溶液與H2S氣體得到兩種酸式鹽是碳酸氫鈉和硫氫化鈉，反應離子方程式是CO32－＋H2SHS－＋HCO3－；

（6）設參加反應的甲烷的物質的量為xmol；

x=0.36mol

根據圖像可知，0.36mol甲烷參加反應吸收118.8 kJ能量，則1mol甲烷反應吸收熱量118.8 kJ÷0.36=330 kJ，所以此反應的H＝＋330 kJ·mol－1。