Question

【題目】鎳的全球消費量僅次于銅、鋁、鉛、鋅，居有色金屬第五位，常用于各種高光澤裝飾漆和塑料生產，也用作催化劑，制取原理：Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)，實驗室用如圖所示裝置制取Ni(CO)4。

已知：CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd↓(黑色)+2HCl；Ni(CO)4熔點-25℃，沸點43℃，60℃以上與空氣混合易爆炸；Fe(CO)5熔點-20℃，沸點103℃。

回答下列問題：

（1）裝置A中發生反應的化學方程式為__。

（2）裝置C用于合成Ni(CO)4夾持裝置略，最適宜選用的裝置為__(填標號)。

（3）實驗過程中為了防止__，必須先觀察__。

（4）制得的Ni(CO)4中常溶有Fe(CO)5等雜質，提純的方法是__(填標號)。

A.分液 B.蒸餾 C.過濾 D.重結晶

（5）利用“封管實驗”原理可獲得高純鎳。如圖所示的石英玻璃封管中充有CO氣體，則高純鎳粉在封管的__溫度區域端生成(填“323K”或“473K”)。

（6）實驗中加入11.50gHCOOH，C裝置質量減輕2.95g設雜質不參加反應 ，E裝置中盛有PdCl2溶液100mL，則PdCl2溶液的物質的量濃度至少為__molL-1(填實驗現象再加熱C裝置)。

Answer 1

【答案】HCOOHH2O+CO↑ ③ CO及Ni(CO)4與裝置中空氣混合在加熱條件下會發生爆炸 E裝置中生成黑色沉淀 B 473K 0.50

【解析】

(1)裝置A中甲酸與在濃硫酸的作用下生成CO和水；

(2)溫度在50～80℃是更有利于Ni(CO)4的生成；

(3)CO 及 Ni(CO)4 與裝置中空氣混合在加熱條件下會發生爆炸；

(4)Ni(CO)4沸點 43℃，Fe(CO)5沸點 103℃；

(5)323K是49.85℃，473K是199.85℃，根據方程式Ni(CO)4 (g)Ni(s)+4CO(g)可知180～200℃時生成Ni單質；

(6)n(HCOOH)==0.25mol，則生成的n(CO)=0.25mol，C裝置中發生Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)，則C管減輕的質量即反應的Ni的質量，則反應n(Ni)==0.05mol，則消耗n(CO)=0.2mol，所以PdCl2 溶液至少要吸收CO的物質的量為0.25mol-0.2mol=0.05mol，根據方程式CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd↓(黑色)+2HCl可得。

(1)裝置A中甲酸與在濃硫酸的作用下生成CO和水，反應方程式為HCOOHH2O+CO↑；

(2)溫度在50～80℃時更有利于Ni(CO)4的生成，為了更好的控制溫度，且可避免溫度過高，可選用水浴加熱，所以選用③裝置；

(3)CO 及 Ni(CO)4 與裝置中空氣混合在加熱條件下會發生爆炸，所以要先觀察到E裝置中生成黑色沉淀，再加熱C裝置；

(4)Ni(CO)4沸點 43℃，Fe(CO)5沸點 103℃，可采用蒸餾的方法進行提純，故答案為B；

(5)323K是49.85℃，473K是199.85℃，根據方程式Ni(CO)4 (g)Ni(s)+4CO(g)可知180～200℃時生成Ni單質，所以高純鎳粉在封管的473K溫度區域端生成；

(6)n(HCOOH)==0.25mol，則生成的n(CO)=0.25mol，C裝置中發生Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)，則C管減輕的質量即反應的Ni的質量，則反應n(Ni)==0.05mol，則消耗n(CO)=0.2mol，所以PdCl2 溶液至少要吸收CO的物質的量為0.25mol-0.2mol=0.05mol，根據方程式CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd↓(黑色)+2HCl可知所需n(PdCl2)=0.05mol，所以其濃度至少為=0.5mol/L。