Question

镍具有优良的物理和化学特性，是高技术产业的重要原料．羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为：
反应I Ni（s）+4CO（g）

350℃

Ni（CO）₄（g）△H₁＜0
反应II Ni（CO）₄（g）

470℃

Ni（s）+4CO（g）△H₂
反应I和反应Ⅱ分别在连通的A装置和B装置中同时进行，A、B容积之和为2L．
（1）在温度不变的情况下，要提高反应I中Ni（CO）₄的产率，可采取的措施有

 

、

 

．
（2）350K时，在装置A中装有100g粗镍（纯度98.5%，所含杂质不与CO反应），通入4mol CO气体制备Ni（CO）₄，装置A中剩余固体质量和反应时间的关系如图所示．
①若10min达到平衡时得到29.5g纯镍，则反应I的平衡常数K₁为

 

．
②0～10min的平均反应速率υ[Ni（CO）₄]=

 

．
（3）反应Ⅱ中△H₂

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）；若反应Ⅱ达到平衡后，保持其他条件不变，降低B装置温度，重新达到平衡时

 

．
a．平衡常数K₂增大    b．CO的浓度减小
c．Ni的质量减小      d．υ逆[Ni（CO）₄]增大
（4）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池．电池充放电时的总反应为：NiO（OH）+MH 

放电

充电

Ni（OH）₂+M，电池充电时，阳极的电极反应式为

 

．电池充电时阴极上发生

 

（填“氧化”或“还原”）反应．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学电源新型电池,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素,化学平衡的调控作用,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）若温度不变，结合反应I为气体体积缩小的反应及改变气体的浓度时平衡正向移动提高Ni（CO）₄的产率；
（2）1-10min内粗镍质量减少100g-41g=59g，杂质不反应，则镍的质量为59g，依据化学方程式计算反应的Ni，由物质的量得到变化浓度，结合v=

△c

△t

、K=

c[Ni(CO)4]

c4(CO)

计算；
（3）由反应I为放热反应可知，反应II为吸热反应，因此反应II达到平衡后，降温，平衡逆向进行，反应平衡常数K变小、CO的浓度与Ni的质量均减小、因温度降低，v逆[Ni（CO）₄]减小；
（4）电池充电时，阳极上Ni（OH）₂失去电子，发生氧化反应，而阴极上发生还原反应．

解答： 解：（1）反应①是气体体积减少的放热反应，因此在温度不变的情况下，采取增大体系压强、增大CO的浓度、从反应体系中移走Ni（CO）₄（g）等措施均可使反应正向进行，提高Ni（CO）₄的产率，
故答案为：增大压强；增大CO浓度；
（2）随反应进行，粗镍减少的质量即为参加反应①消耗的镍的质量，粗镍的纯度98.5%，1-10min内粗镍质量减少100g-41g=59g，因杂质不反应，则I中反应的镍的质量为59g，反应纯Ni的物质的量

59g

59g/mol

=1mol，10min生成纯Ni29.5g，其物质的量为

29.5g

59g/mol

=0.5mol，则
反应I Ni（s）+4CO（g）

350℃

Ni（CO）₄（g）
开始  1       4              0
转化  x        4x           x
反应II Ni（CO）₄（g）

470℃

Ni（s）+4CO（g）
开始    x              
转化   0.5                0.5        2
平衡   0.5                0.5       2
（可简化为Ni（s）+4CO（g）

350℃

Ni（CO）₄（g）
开始        1      4             0
转化        0.5     2           0.5
平衡        0.5     2           0.5
①若10min达到平衡时，平衡时c（CO）=

2mol

2L

=1mol/L，c[Ni（CO）₄]=

0.5mol

2L

=0.25mol/L，则反应I的平衡常数K₁为

0.25

14

=0.25，故答案为：0.25；
②实际参加反应的Ni为0.5mol，则0～10min的平均反应速率υ[Ni（CO）₄]=

0.5mol 2L

10min

=0.025mol/（L．min），故答案为：0.025mol/（L．min）；
（3）两个反应过程相反，物质的化学计量数不变，由由反应I为放热反应可知，反应II为吸热反应，即△H₂＞0，降温，平衡逆向进行，
a、温度降低平衡向放热反应方向进行，反应II是吸热反应，平衡逆向进行，平衡常数减小，故错误；
b、温度降低平衡向放热反应方向进行，反应II是吸热反应，平衡逆向进行一氧化碳浓度减小，故正确；
c、依据反应分析，温度降低反应I平衡正向进行，反应II逆向进行，镍质量减小，故正确；
d、平衡逆向进行，温度降低，v_逆[Ni（CO）₄]减小，故错误；
故答案为：＞；bc；
（4）由电池充放电时的总反应为：NiO（OH）+MH 

放电

充电

Ni（OH）₂+M，放电时NiO（OH）作为电池正极材料，MH为负极材料，则充电时阳极与正极相连，则电池充电时，阳极的电极反应式为Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiO（OH）+H₂O，为氧化反应，所以阴极上得到电子发生还原反应，电极反应为：M+H₂O+e^-=MH+OH^-，
故答案为：Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiO（OH）+H₂O；还原．

点评：本题考查化学平衡常数的含有及物质含量随时间的变化曲线等，综合性较强，侧重高频考点的考查，还涉及化学平衡计算、平衡常数计算、反应速率计算及电化学知识等，较好的体现学生分析能力、计算能力及综合应用知识的能力，题目难度较大，（2）为解答的难点和易错点．