备战高考化学化学反应与能量(大题培优)附答案解析
一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析）
1．某含镍?NiO?废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质，用此废料提取NiSO4的
工艺流程如图1：
已知：①有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如图．
?5?4②25℃时，NH3?H2O的电离常数Kb?1.8?10.HF的电离常数Ka?7.2?10，
Ksp ?MgF2??7.4?10?11．
(1)加Na2CO3调节溶液的pH至5，得到废渣2的主要成分是______(填化学式)． (2)Mg能与饱和NH4Cl溶液反应产生NH3，请用化学平衡移动原理解释(用必要的文字和离子方程式回答)______．
(3)25℃时，1mol?L?1的NaF溶液中cOH????______ mol?L?1(列出计算式即可).NH4F溶液呈______(填“酸性”、“碱性”或“中性”)． (4)已知沉淀前溶液中cMg?2???1.85?10?3mol?L?1，当除镁率达到99%时，溶液中
cF??______ mol?L?1．
(5)在NaOH溶液中用NaClO与NiSO4反应可得NiO?OH?，化学方程式为
____________；NiO?OH?与贮氢的镧镍合金可组成镍氢碱性电池(KOH溶液)，工作原理为：LaNi5H6?6NiO?OH??LaNi5?6NiO?6H2O，负极的电极反应式：______．
充电放电??【答案】Al(OH)3、Fe(OH)3 氯化铵水解生成盐酸和一水合氨，
NH?NH3?H2O?H?，镁和氢离子反应生成氢气，氢离子浓度减小，促进平4?H2O??2?衡正向进行，生成的一水合氨分解生成氨气，Mg?2NH4?Mg?2NH3??H2?
10?14 酸性 2.0?10?3
7.2?10?42NiSO4?NaClO?4NaOH?2Na2SO4?NaCl?2NiO?OH??H2O
LaNi5H6?6OH??6e??LaNi5?6H2O
【解析】 【分析】
某NiO的废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质，加入稀硫酸溶解后过滤得到滤渣1为SiO2，滤液为NiSO4、FeSO4、Al2(SO4)3、MgSO4，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，再加入碳酸钠溶液调节溶液pH，使铁离子，铝离子全部沉淀，过滤得到滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，滤液中加入NH4F沉淀Mg2?，生成沉淀滤渣3为MgF2，
过滤得到的滤液，滤液中获得NiSO4?6H2O晶体的方法是通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到晶体，失去结晶水得到硫酸镍，据此分析。 【详解】
某NiO的废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质，加入稀硫酸溶解后过滤得到滤渣1为SiO2，滤液为NiSO4、FeSO4、Al2(SO4)3、MgSO4，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，再加入碳酸钠溶液调节溶液pH，使铁离子，铝离子全部沉淀，过滤得到滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，滤液中加入NH4F沉淀Mg2?，生成沉淀滤渣3为MgF2，
过滤得到的滤液，滤液中获得NiSO4?6H2O晶体的方法是通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到晶体，失去结晶水得到硫酸镍，
?1?加入碳酸钠溶液调节溶液pH，使铁离子，铝离子全部沉淀生成氢氧化铁和氢氧化铝沉
淀，得到废渣2的主要成分是Al(OH)3、Fe(OH)3， 故答案为：Al(OH)3、Fe(OH)3；
?2?Mg能与饱和NH4Cl溶液反应产生NH3，氯化铵水解生成盐酸和一水合氨，
NH?NH3?H2O?H?，镁和氢离子反应生成氢气，氢离子浓度减小，促进平4?H2O??2?衡正向进行，生成的一水合氨分解生成氨气，Mg?2NH4?Mg?2NH3??H2?， ?故答案为：氯化铵水解生成盐酸和一水合氨，NH4?H2O?NH3?H2O?H?，镁和氢
离子反应生成氢气，氢离子浓度减小，促进平衡正向进行，生成的一水合氨分解生成氨
?2?气，Mg?2NH4?Mg?2NH3??H2?；
?3?25℃时，1mol?L?1的NaF溶液中c?F???1mol/L，结合电离平衡常数
Ka?7.2?10?4，Kh?Kw/Ka?c?HF??cOH???c?F??，水解平衡时
F?近似取1mol/L，
c?HF??cOH???，则c?OH??10?14?mol/L，一水合氨电离平衡常数?47.2?10Kb?1.8?10?5。HF的电离常数Ka?7.2?10?4，Ka?Kb，则NH4F溶液中铵根离子水
解程度大，溶液显酸性，
10?14故答案为：；酸性； ?47.2?10?4?已知沉淀前溶液中c?Mg2???1.85?10?3mol?L?1，当除镁率达到99%时，
cMg2??1.85?10?5mol?L?1，Ksp?MgF2??cMg2?c2F??7.4?10?11，
??????cF2???7.4?10?117.4?10?11??mol/L，cF??2.0?10?3mol/L， ?5?51.85?101.85?10??故答案为：2.0?10?3；
?5?在NaOH溶液中用NaClO与NiSO4反应可得NiO?OH?，同时生成硫酸钠和氯化钠，
反应的化学方程式为：
2NiSO4?NaClO?4NaOH?2Na2SO4?NaCl?2NiO?OH??H2O，NiO?OH?与贮
氢的镧镍合金可组成镍氢碱性电池(KOH溶液)，工作原理为：
LaNi5H6?6NiO?OH?LaNi5?6NiO?6H2O，负极是LaNi5H6失电子生成
LaNi5，电极反应为：LaNi5H6?6OH??6e??LaNi5?6H2O，
故答案为：2NiSO4?NaClO?4NaOH?2Na2SO4?NaCl?2NiO?OH??H2O；
LaNi5H6?6OH??6e??LaNi5?6H2O。
2．以镍废料(主要成分为镍铁合金，含少量铜)为原料，生产NiO的部分工艺流程如下：
已知：下表列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。 氢氧化物 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe(OH)3 1.5 3.3 Fe(OH)2 6.5 9.9 Ni(OH)2 7.7 9.2 （1）“除铁”时需控制溶液的pH范围为________。
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