Question

镍具有优良的物理和化学特性，是许多领域尤其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：
①Ni（S）+4CO（g）

50℃

Ni（CO）₄（g）+Q；
②Ni（CO）₄（g）

230℃

Ni（S）+4CO（g）完成下列填空：
（1）在温度不变的情况下，要提高反应（1）中Ni（CO）₄的产率，可采取的措施有

 

、

 

．
（2）已知在一定条件下的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所示．Ni（CO）₄在0～10min的平均反应速率为

 

．
（3）若反应（2）达到平衡后，保持其他条件不变，降低温度，重新达到平衡时

 

．
a．平衡常数K增大             b．CO的浓度减小
c．Ni的质量减小              d．v_逆[Ni（CO）₄]增大．
（4）简述羰基法提纯粗镍的操作过程：

 

．

Answer 1

分析：（1）反应Ni（S）+4CO（g）

50℃

Ni（CO）₄（g）+Q；是放热反应，反应前后气体体积减小，依据平衡移动原理分析；
（2）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依据化学方程式计算Ni（CO）₄的质量，计算物质的量得到变化浓度，根据化学反应速率概念计算得到；
（3）由反应①为放热反应可知反应②为吸热反应，因此反应②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）利用信息可知，可采取在低温（50℃）时让粗镍和CO作用，使生成的Ni（CO）₄在230℃时分解即可得到纯镍．

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、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；从反应体系中移走Ni（CO）₄（g）；
（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（CO）₄的物质的量=

(100-41)g×98.5%

59g/mol

=0.985mol，故在0～10min，v[Ni（CO）₄]=

0.985mol 2L

10min

=0.985mol/（2L×10min）=0.05mol/（L?min）；
故答案为：0.05mol/（L?min）；
（3）由反应①为放热反应可知反应②为吸热反应，因此反应②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；
a、温度降低平衡向放热反应方向进行，反应②是吸热反应，平衡逆向进行，平衡常数减小；
b、温度降低平衡向放热反应方向进行，反应②是吸热反应，平衡逆向进行一氧化碳浓度减小；
c、依据反应分析，温度降低反应①平衡正向进行，反应②逆向进行，镍质量减小；
d、平衡逆向进行，温度降低，v_逆[Ni（CO）₄]减小；
故答案为：bc；
（4）利用信息可知，可采取在低温（50℃）时让粗镍和CO作用，使生成的Ni（CO）₄在230℃时分解即可得到纯镍，在封闭的玻璃管一端放入粗镍，控制温度在50℃，通入CO气体，一点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：在封闭的玻璃管一端放入粗镍，控制温度在50℃，通入CO气体，一点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：本题考查了化学平衡影响因素的分析判断，反应速率的计算应用，平衡移动原理的应用是解题关键，依据反应特征设计制备过程是解题关键，题目难度较大．