镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由NiO
2、Fe和碳粉涂在铝箔上制成。放电过程中产生Ni(OH)
2和Fe(OH)
2,Fe(OH)
2最终氧化、脱水生成氧化铁。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究。
已知:①NiCl
2易溶于水,Fe
3+不能氧化Ni
2+。
②某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及开始沉淀和完全沉淀时的理论pH如表所示:
M(OH)n
| Ksp
| pH
|
开始沉淀
| 沉淀完全
|
Al(OH)3
| 2.0×10-32
| 3.8
| ——
|
Fe(OH)3
| 4.0×10-38
| 1.9
| 3.2
|
Fe(OH)2
| 8.0×10-16
| 6.95
| 9.95
|
Ni(OH)2
| 6.5×10-18
| 5.9
| 8.9
|
回答下列问题:
(1)该电池的负极材料是___________________,正极反应式为_________________,
(2)若电池输出电压为3V,给2W灯泡供电,当电池消耗0.02gFe,理论上电池工作__________min(小数点后保留2位)。(已知F=96500C/mol)
(3)将电池电极材料用盐酸溶解后加入适量双氧水,其目的是_____________。过滤,在滤液中慢慢加入NiO固体,则开始析出沉淀时的离子方程式是_______________和___________________。若将两种杂质阳离子都沉淀析出,pH应控制在___________(离子浓度小于或等于1×10
-5mol/L为完全沉淀,lg2=0.3、lg3=0.5);设计将析出的沉淀混合物中的两种物质分离开来的实验方案_____________。
(4)将加入NiO过滤后的溶液加入Na
2C
2O
4,得到NiC
2O
4·2H
2O和滤液A,A的主要成分是_____________;电解滤液A,在阴极产生气体B______(填分子式);在阳极产生气体C______(填分子式)。将NiC
2O
4·2H
2O加入到电解后的溶液,再通入电解时某电解产生的气体,即可得到回收产品Ni(OH)
3,所通入气体为______(填“B”、“C”)极气体,判断依据是_________。