21.鎳(Ni)被用于各種特定及容易認(rèn)出的工業(yè)品及消費品,其中包括不銹鋼、鋁鎳鈷磁貼、硬幣、蓄電池等。下面為某化學(xué)小組對鎳及鎳的相關(guān)化合物進行的探究:
【學(xué)習(xí)制取】查閱資料后,該小組決定使用“羰基法”提純金屬鎳。以下為小組成員查閱到的資料:
羰基法制取金屬鎳 要從氧化鎳中取得最高純度的鎳就要用到羰基法,它可以將鎳精礦的純度提升至高于99.99%。 鎳在羰基法中于40~80℃的溫度下與-氧化碳反應(yīng),生成四羰基鎳。鐵也會在同樣的反應(yīng)中生成五羰基鐵,但反應(yīng)速度緩慢。如有需要的話,可用蒸餾法分離。這一過程中也會生成八羰基二鈷,但它在反應(yīng)溫度下會分解成十二羰基四鈷,一種不具有揮發(fā)性的固體。 …… 有兩種方法可以從四羰基鎳中再提取鎳。第一種方法,把四羰基鎳在高溫下傳進反應(yīng)室,反應(yīng)室內(nèi)有數(shù)萬粒的鎳珠,一直被持續(xù)攪拌。然后四羰基鎳就會分解出純鎳,并依附到鎳珠的表面。第二種方法,把四羰基鎳在230℃的溫度下傳進較小的反應(yīng)室,它會分解出細(xì)粉末狀的純鎳。用這種方法生成的高純度鎳被稱為“羰基鎳”。 …… |
[注:四羰基鎳的化學(xué)式為Ni(CO)
4,五羰基鐵的化學(xué)式為Fe(CO)
5,鈷的化學(xué)符號為Co]
根據(jù)上述材料,推測八羰基二鈷、十二羰基四鈷的化學(xué)式分別為
。
【歸納實驗】該小組同學(xué)將該方法總結(jié)為以下幾個步驟,請你寫出第三步的反應(yīng)方程式。
第一步:將鎳的氧化物在200℃下被氫氣還原成含有其他雜質(zhì)的金屬鎳。雜質(zhì)主要是鐵和鈷。
化學(xué)反應(yīng)方程式為:NiO+H
2Ni+H
2O
第二步:將第一步中含有雜質(zhì)的鎳與過量的一氧化碳在50~60℃下反應(yīng)生成易升華的四羰基鎳,通過過濾的方法除去雜質(zhì)。
化學(xué)反應(yīng)方程式為:Ni+4CO
Ni(CO)
4第三步:將四羰基鎳在220~250℃下分解生成金屬鎳
化學(xué)反應(yīng)方程式為:
。
【反思總結(jié)】小組中的小粵認(rèn)為該實驗存在一處明顯的錯誤,請你指出該錯誤:
。
【拓展學(xué)習(xí)】鎳的另一種氧化物Ni
2O
3是重要的電子元件和蓄電池材料。工業(yè)上利用含鎳廢料(鎳、鐵、鈣、鎂合金為主)制取草酸鎳(NiC
2O
4?2H
2O),再高溫煅燒草酸鎳制取Ni
2O
3。工藝流程圖如圖所示:
①若某工廠通過上述流程制得了1.83t的草酸鎳,則該工廠使用這1.83t的草酸鎳進行高溫煅燒可制得多少千克的三氧化二鎳?(寫出計算過程)
②若鎳廢料中鎳含量為50%,用該方法處理1t鎳廢料得到0.56t三氧化二鎳(假設(shè)不含雜質(zhì)),則產(chǎn)率為
(保留2位小數(shù))。