Question

鎳具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性，是許多領(lǐng)域尤其是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要原料．羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應(yīng)依次為：
①Ni（S）+4CO（g）

50℃

Ni（CO）₄（g）+Q；
②Ni（CO）₄（g）

230℃

Ni（S）+4CO（g）完成下列填空：
（1）在溫度不變的情況下，要提高反應(yīng)（1）中Ni（CO）₄的產(chǎn)率，可采取的措施有

 

、

 

．
（2）已知在一定條件下的2L密閉容器中制備Ni（CO）₄，粗鎳（純度98.5%，所含雜質(zhì)不與CO反應(yīng)）剩余質(zhì)量和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示．Ni（CO）₄在0～10min的平均反應(yīng)速率為

 

．
（3）若反應(yīng)（2）達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，重新達(dá)到平衡時(shí)

 

．
a．平衡常數(shù)K增大             b．CO的濃度減小
c．Ni的質(zhì)量減小              d．v_逆[Ni（CO）₄]增大．
（4）簡(jiǎn)述羰基法提純粗鎳的操作過程：

 

．

Answer 1

分析：（1）反應(yīng)Ni（S）+4CO（g）

50℃

Ni（CO）₄（g）+Q；是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小，依據(jù)平衡移動(dòng)原理分析；
（2）粗鎳的純度98.5%，1-10min內(nèi)粗鎳質(zhì)量減少100g-41g═59g；鎳的質(zhì)量=59g×98.5%=58.115g依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算Ni（CO）₄的質(zhì)量，計(jì)算物質(zhì)的量得到變化濃度，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算得到；
（3）由反應(yīng)①為放熱反應(yīng)可知反應(yīng)②為吸熱反應(yīng)，因此反應(yīng)②達(dá)到平衡后，降溫，平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)平衡常數(shù)K變小、CO的濃度與Ni的質(zhì)量均減小、因溫度降低，v逆[Ni（CO）4]減��；
（4）利用信息可知，可采取在低溫（50℃）時(shí)讓粗鎳和CO作用，使生成的Ni（CO）₄在230℃時(shí)分解即可得到純鎳．

解答：解：（1）反應(yīng)①是氣體體積減少的放熱反應(yīng)，因此在溫度不變的情況下，采取增大體系壓強(qiáng)、從反應(yīng)體系中移走Ni（CO）₄（g）等措施均可使反應(yīng)正向進(jìn)行，提高Ni（CO）4的產(chǎn)率；
故答案為：增大壓強(qiáng)；從反應(yīng)體系中移走Ni（CO）₄（g）；
（2）隨反應(yīng)進(jìn)行，粗鎳減少的質(zhì)量即為參加反應(yīng)①消耗的鎳的質(zhì)量，粗鎳的純度98.5%，1-10min內(nèi)粗鎳質(zhì)量減少100g-41g=59g；鎳的質(zhì)量=59g×98.5%=58.115g在0～10min，生成Ni（CO）₄的物質(zhì)的量=

(100-41)g×98.5%

59g/mol

=0.985mol，故在0～10min，v[Ni（CO）₄]=

0.985mol 2L

10min

=0.985mol/（2L×10min）=0.05mol/（L?min）；
故答案為：0.05mol/（L?min）；
（3）由反應(yīng)①為放熱反應(yīng)可知反應(yīng)②為吸熱反應(yīng)，因此反應(yīng)②達(dá)到平衡后，降溫，平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)平衡常數(shù)K變小、CO的濃度與Ni的質(zhì)量均減小、因溫度降低，v逆[Ni（CO）₄]減小；
a、溫度降低平衡向放熱反應(yīng)方向進(jìn)行，反應(yīng)②是吸熱反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減�。�
b、溫度降低平衡向放熱反應(yīng)方向進(jìn)行，反應(yīng)②是吸熱反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行一氧化碳濃度減�。�
c、依據(jù)反應(yīng)分析，溫度降低反應(yīng)①平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)②逆向進(jìn)行，鎳質(zhì)量減小；
d、平衡逆向進(jìn)行，溫度降低，v_逆[Ni（CO）₄]減小；
故答案為：bc；
（4）利用信息可知，可采取在低溫（50℃）時(shí)讓粗鎳和CO作用，使生成的Ni（CO）₄在230℃時(shí)分解即可得到純鎳，在封閉的玻璃管一端放入粗鎳，控制溫度在50℃，通入CO氣體，一點(diǎn)時(shí)間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳，
故答案為：在封閉的玻璃管一端放入粗鎳，控制溫度在50℃，通入CO氣體，一點(diǎn)時(shí)間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡影響因素的分析判斷，反應(yīng)速率的計(jì)算應(yīng)用，平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用是解題關(guān)鍵，依據(jù)反應(yīng)特征設(shè)計(jì)制備過程是解題關(guān)鍵，題目難度較大．