Question

【题目】镍是制取各种高强度合金、耐热材料的重要金属之一。以粗氧化镍(主要含NiO、CoO、Fe2O3等)为原料制备纯镍的流程示意图如下：

回答下列问题：

(1)已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=+393.5kJ·mol－1

CO(g)+)+O2(g)=CO2(g) △H2=－283.0kJ·mol－1

反应a的化学方程式为___________，既有利于提高反应a的速率，又有利于提高原料CO2平衡转化率的措施是___________。

(2)用离子方程式表示碱洗过程发生的反应___________。

(3)镍的羰化反应为：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g) △H。

①一定温度下，将一定量的粗镍和CO加入到1L的恒容密闭容器中反应，3s后测得Ni(CO)4的物质的量为0.6mol，则0～3s内平均反应速率v(CO)=___________mol·L－1·s－1。

②镍的羰化反应平衡常数表达式为K=___________，当温度升高时，K减小，则该反应的△H___________0(填“>”或“<”或“=”)

(4)羰化后的产物为Fe(CO)5、Co2(CO)8、Ni(CO)4，有关性质如下：

蒸馏提取Ni(CO)4应选择的适宜温度范围是___________。

(5)采用230℃分解Ni(CO)4(g)制取金属镍，所获金属镍中常常含有碳，原因是___________(运用化学平衡移动原理解释)。

Answer 1

【答案】CO2+C2CO 升高温度 2OH-+CO2=CO32-+H2O 0.8 < 43.2℃~52℃ 温度升高，化学平衡Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)正向移动，CO浓度增大。CO则因为反应2CO(g)CO2(g)+C(s)平衡右移，产生碳

【解析】

(1)由流程图可知，反应a为二氧化碳和碳在900℃的条件下反应生成CO，化学方程式为CO2+C2CO；该反应为吸热反应，升高温度，化学反应速率加快，平衡向正反应方向移动，既有利于提高反应a的速率，又有利于提高原料CO2平衡转化率；

(2) 由流程图可知，碱洗过程发生的反应是氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的反应；

(3)①根据速率公式v=计算；

②根据反应式Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)，平衡常数表达式为K=；当温度升高时，K减小，说明升温平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应；

(4)蒸馏时根据三种物质的沸点不同进行分离，从表中数据可知Ni(CO)4的沸点为43.2℃，Co2(CO)8的沸点为52℃，Fe(CO)5的沸点为106℃，所以提取Ni(CO)4应选择的适宜温度范围是43.2℃~52℃；

(5) 分解Ni(CO)4(g)制取金属镍的反应为吸热反应，温度升高，化学平衡Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)正向移动，CO浓度增大。CO浓度增大又使2CO(g)CO2(g)+C(s)平衡右移，产生碳。

(1)由流程图可知，反应a为二氧化碳和碳在900℃的条件下反应生成CO，化学方程式为CO2+C2CO；

已知：①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=+393.5kJ·mol－1

②CO(g)+)+O2(g)=CO2(g) △H2=－283.0kJ·mol－1

根据盖斯定律①-②2得：CO2+C2CO △H=（+393.5kJ·mol－1）-（－283.0kJ·mol－1）2=+959.5 kJ·mol－1，该反应为吸热反应，升高温度，化学反应速率加快，平衡向正反应方向移动，既有利于提高反应a的速率，又有利于提高原料CO2平衡转化率；

因此，本题正确答案是：CO2+C2CO；升高温度；(2) 由流程图可知，碱洗过程发生的反应是氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的反应，离子方程式为2OH-+CO2=CO32-+H2O；

因此，本题正确答案是：2OH-+CO2=CO32-+H2O；

(3)①由反应式Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)可知， 3s后测得Ni(CO)4的物质的量为0.6mol，则消耗的CO 的物质的量为0.6mol 4=2.4mol，

则0～3s内平均反应速率v(CO)==0.8 mol·L－1·s－1；

②根据反应式Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)，平衡常数表达式为K=，当温度升高时，K减小，说明升温平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，则该反应的△H<0，

因此，本题正确答案是：0.8；；<；

(4)蒸馏时根据三种物质的沸点不同进行分离，从表中数据可知Ni(CO)4的沸点为43.2℃，Co2(CO)8的沸点为52℃，Fe(CO)5的沸点为106℃，所以提取Ni(CO)4应选择的适宜温度范围是43.2℃~52℃，

因此，本题正确答案是：43.2℃~52℃；

(5) 分解Ni(CO)4(g)制取金属镍的反应为吸热反应，温度升高，化学平衡Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)正向移动，CO浓度增大。CO浓度增大又使2CO(g)CO2(g)+C(s)平衡右移，产生碳，

因此，本题正确答案是：温度升高，化学平衡Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)正向移动，CO浓度增大。CO则因为反应2CO(g)CO2(g)+C(s)平衡右移，产生碳。