Question

鎳具有優良的物理和化學特性，是許多領域尤其是高技術產業的重要原料。羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應依次為：

反應Ⅰ? Ni(S)+4CO(g) Ni(CO)4(g)△H1＜0

反應Ⅱ? Ni(CO)4(g) Ni(S)+4CO(g) △H2??

（1）在溫度不變的情況下，要提高反應Ⅰ中Ni(CO)4的產率，可采取的措施有???????? 、??????? 。

（2）已知350K下的2L密閉容器中裝有100g粗鎳（純度98．5%,所含雜質不與CO反應），通入6 molCO氣體發生反應Ⅰ制備Ni(CO)4，容器內剩余固體質量和反應時間的關系如圖所示，10min后剩余固體質量不再變化。

①反應Ⅰ在0～10min的平均反應速率v（Ni(CO)4）= ??????????????? 。

②若10min達到平衡時在右端得到29．5g純鎳，則反應Ⅰ的平衡常數K1為多少？（寫出計算過程）

（3）反應Ⅱ中 △H2 ?? 0（填“＞”、“＜”、“＝”）；若反應Ⅱ達到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，重新達到平衡時???????? 。（雙選）

a．平衡常數K增大?? b．CO的濃度減小??? c．Ni的質量減小??? d．v逆[Ni(CO)4]增大

（4）用吸收H2后的稀土儲氫合金作為電池負極材料(用MH)表示)，NiO(OH)作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質溶液，可制得高容量，長壽命的鎳氫電池。電池充放電時的總反應為：

NiO(OH)+MHNi(OH)2+M? 電池充電時，陽極的電極反應式為????????????????????????????????? 。電池充電時陰極上發生?????? （填“氧化”或“還原”）反應

 

Answer 1

【答案】

（1）①增大CO濃度，加壓。（各1分共2分）

②0．05mol·L-1min-1（2分）

③0．5（2分）

（2）＞（2分）bc（2分）

（3）Ni(OH)2＋OH‑-e－=NiO(OH)+ H2O　（2分）還原（1分）

【解析】

試題分析： （1）要提高反應Ⅰ中Ni(CO)4的產率，就是要使平衡正向移動，因此除了改變溫度以外，還可以適當增大壓強、增大CO的初始濃度。

（2）①反應至10min時，固體Ni的質量減小了100-41=59g，所以反應的n(Ni)= 59g/59g/mol=1mol，所以生成的Ni(CO)4）也為1mol，所以v（Ni(CO)4）=1/(10×2) mol·L-1min-1= 0．05mol·L-1min-1。

②反應十分鐘達平衡，右端得到29．5g的純鎳，是發生了反應II，所以此處為干擾信息，所求的反應I的平衡常數與反應II無關，因此計算過程如下：

???????????? ? Ni(S)+4CO(g) Ni(CO)4(g)

起始(mol)????????????? 6?????????????????? 0（1分）

變化(mol)??? 1???????? 4?????????????????? 1（1分）

平衡(mol)????????????? 2?????????????????? 1（1分）

平衡(mol/L)??????????? 1????????????????? 0．5

K = c[Ni(CO)4]/c4(CO) = 0．5/14 = 0．5（2分）

（3）反應II為反應I的逆過程，所以反應II中的△H2 >0；達到平衡后降低溫度，平衡逆向移動，因此分析如下：溫度降低，平衡逆向移動，平衡常數K變小，a錯誤；平衡逆向移動，CO的濃度減小，Ni的質量減小，bc正確；溫度降低正逆反應速率均減小，D錯誤。

(4)從電池充放電總反應式來看，NiO(OH)→ Ni(OH)2 中Ni的化合價+3→+2，發生還原反應，所以放電時作正極。相反，當充電時Ni(OH)2→NiO(OH)時，Ni(OH)2 應該作陽極發生氧化反應，因此反應的電極反應式為：Ni(OH)2＋OH‑-e－=NiO(OH)+ H2O，而充電時的陰極發生還原反應。

考點：本題考查的是反應原理知識、反應速率和K的計算、電化學基礎知識。