Question

1．2-丁烯是一种重要的有机化工原料．回答下列问题：
（1）己知2一丁烯有顺、反两种同分异构体，可表示为顺-C₄H₈、顺-C₄H₈．一定条件下，它们分别发生加成反应的热化学方程式为：

相同条件下，两种气体之间存在如下转化：

该反应的反应热为：△H=-6.2kJ/mol．下列叙述中能表明该反应已达到平衡状态的是a （填序号）
a．顺-C₄H₈的含量保待不变
b．混合气体的平均摩尔质量保持不变
c．混合气体中碳的质量分数保持不变
达到平衡后，若要进一步提高体系中反C₄H₈的含量，可采取的措施是降温．
（2）2-丁烯与氢气反应时，一般用镍作催化剂，镍具有优良的物理和化学特性，是许多领域尤其是高科技产业的重要原料．
①羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为：
Ⅰ．Ni（S）+4CO（g）$\stackrel{50℃}{?}$Ni（CO）₄（g）△H＜0；
Ⅱ．Ni（CO）₄（g）$\stackrel{230℃}{?}$Ni（S）+4CO（g），
则图1中能反映出羰基法提纯粗镍过程中能量变化的是a．

②在一定条件下的2L密闭容器中制备Ni（CO）₄，粗镍（纯度98.5%，所含杂质不与CO反应）剩余质量和反应时间的关系如图2所示．Ni（CO）₄在0～10min的平均反应速率为0.05mol/（L•min）．
③若反应Ⅱ达到平衡后，保持其他条件不变，降低温度，重新达到平衡时b（填序号）
a．平衡常数K增大    b．CO的浓度减小    c．v_正[Ni（CO）₄]增大
④设计简单实验方案用羰基法提纯粗镍，将粗镍粉末装入玻璃管一端，抽真空后充入CO并封管，控制温度在50℃，一段时间后在玻璃管的另一端加热至230℃，即可在该端获得纯净的镍．

Answer 1

分析 （1）将方程式①-②得目标方程式，焓变进行相应的改变；
可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
若要进一步提高体系中反C₄H₈的含量可以采用降低温度的方法；
（2）①反应I放出热量，说明反应物总能量大于生成物总能量；反应II应该吸收热量，则反应物总能量小于生成物总能量；
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；镍的质量=59g×98.5%=58.115g在0～10min，生成Ni的物质的量=$\frac{（100-41）g×98.5%}{59g/mol}$=0.985mol，v=$\frac{\frac{n}{V}}{△t}$；
③若反应Ⅱ达到平衡后，保持其他条件不变，降低温度，正逆反应速率都减小，平衡逆向移动；
④50℃Ni反应生成Ni（CO）₄，230℃时Ni（CO）₄分解生成Ni，通过改变温度设计实验．

解答 解：（1）将方程式①-②得目标方程式，△H=（-119.8kJ/mol）-（-112.7kJ/mol）=-62kJ/mol；
a．顺-C₄H₈的含量保待不变时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
b．无论反应是否达到平衡状态，混合气体的平均摩尔质量始终保持不变，不能据此判断平衡状态，故错误；
c．无论反应是否达到平衡状态，混合气体中碳的质量分数始终保持不变，不能据此判断平衡状态，故错误；
故选a；
该反应的正反应是放热反应，若要进一步提高体系中反C₄H₈的含量可以采用降低温度的方法；
故答案为：-6.2kJ•mol^-1；a；降低温度；
（2）①反应I放出热量，说明反应物总能量大于生成物总能量；反应II应该吸收热量，则反应物总能量小于生成物总能量，只有a符合，故选a；
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；镍的质量=59g×98.5%=58.115g在0～10min，生成Ni的物质的量=$\frac{（100-41）g×98.5%}{59g/mol}$=0.985mol，故在0～10min，v[Ni（CO）₄]=$\frac{\frac{0.985mol}{2L}}{10min}$=0.985mol/（2L×10min）=0.05mol/（L•min）；
故答案为：0.05mol/（L•min）；
③若反应Ⅱ达到平衡后，保持其他条件不变，降低温度，正逆反应速率都减小，平衡逆向移动，平衡常数减小、CO浓度减小、v_正[Ni（CO）₄]减小，故选b；
④50℃Ni反应生成Ni（CO）₄，230℃时Ni（CO）₄分解生成Ni，通过改变温度设计实验，实验设计方案为控制温度在50℃，一段时间后在玻璃管的另一端加热至230℃，即可在该端获得纯净的镍，
故答案为：控制温度在50℃，一段时间后在玻璃管的另一端加热至230℃，即可在该端获得纯净的镍．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡移动影响因素、化学平衡状态判断等知识点，侧重考查学生分析判断、计算及知识灵活运用能力，难点是实验方案设计，要根据两个方程式差异性设计实验，题目难度中等．