Question

11．元素鎳（Ni）在溶液中+3價極不穩(wěn)定，主要以Ni²⁺（綠色）、[Ni（NH₃）₆]²⁺（藍色）、[Ni（CN）₄]^2-（橙黃色）、[Ni（CN）₅]^3-（深紅色）等形式存在．Ni（OH）₂為難溶于水的淺綠色固體．
（1）Ni²⁺與Ag⁺化學性質相似．在NiSO₄溶液中逐滴加入氨水直至過量，可觀察到的現象是綠色溶液變淺，同時有綠色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成藍色溶液．溶液中某離子濃度≤1.0×10^-5mol•L^-1可認為沉淀完全．室溫下Ni（OH）₂飽和溶液的pH=9，則溶液中的Ni²⁺恰好沉淀完全時的pH＜9（填“＞”或“=”或“＜”）．
（2）鎳作為一種催化劑被廣泛用于有機合成反應中，其制備原料是鎳鋁合金．通常用NaOH 濃液處理該合金可制得多孔結構的鎳，制備過程發(fā)生反應的離子方程式為2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑．
（3）[Ni（CN）₄]^2-和[Ni（CN）₅]^3-在溶液中可相互轉化．室溫下，某溶液中[Ni（CN）₄]^2-的轉化率（α）與平衡時c（CN^-）的關系如圖所示．
①用離子方程式表示[Ni（CN）₄]^2-在溶液中的轉化反應[Ni（CN）₄]^2-+CN^-?[Ni（CN）₅]^3-．
②由圖可知平衡轉化率為50%時，c（CN^-）=4amol•L^-1（用含a的代數式表示）．
③已知該反應的△H＜0，升高溫度，該反應的平衡常數減�。ㄟx填“增大”或“減小”或“不變”）．
（4）NiO（OH）為難溶于水的黑色固體，但可溶于濃鹽酸并形成綠色溶液，其離子方程式為2NiO（OH）+6H⁺+2Cl^-═2Ni²⁺+Cl₂↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）Ni²⁺與Ag⁺化學性質相似．在NiSO₄溶液中逐滴加入氨水，可形成NH₃配合物，Ni²⁺在溶液中是綠色，氨水是堿性，一開始形成Ni（OH）₂，是綠色沉淀，隨著氨水的加入，沉淀溶解，生成配合物，溶液變?yōu)樗{色，溶液中某離子濃度≤1.0×10^-5mol/L可認為沉淀完全，室溫下Ni（OH）₂飽和溶液的pH=9，這是完全形成沉淀時的pH，據此分析；
（2）鎳鋁合金中存在Ni和Al，處理該合金制得多孔結構的鎳，溶解鋁而不溶解Ni，可考慮用NaOH濃溶液處理，據此寫出離子方程式；
（3）①[Ni（CN）₄]^2-和[Ni（CN）₅]^3-在溶液中可相互轉化，是配位數發(fā)生改變，CN^-參與反應，據此寫出反應的離子方程式；
②溫度不變，則平衡常數不變，根據圖象，已知平衡時c（CN^-）=amol/L時，[Ni（CN）₄]^2-的轉化率為20%，據此計算反應的平衡常數，從而計算平衡轉化率為50%時，平衡時CN^-的濃度；
③反應的△H＜0，表明反應是放熱反應，升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，正反應趨勢減小，據此分析化學平衡常數的變化；
（4）NiO（OH）為難溶于水的黑色固體，但可溶于濃鹽酸并形成綠色溶液，形成的是Ni²⁺，反應過程中，Ni的化合價降低，整體發(fā)生的是氧化還原反應，則Cl^-被氧化生成Cl₂，據此寫出反應的離子方程式．

解答 解：（1）Ni²⁺與Ag⁺化學性質相似．在NiSO₄溶液中逐滴加入氨水，可形成NH₃配合物，Ni²⁺在溶液中是綠色，氨水是堿性，一開始形成Ni（OH）₂，是綠色沉淀，隨著氨水的加入，沉淀溶解，生成配合物，溶液變?yōu)樗{色，因此可觀察到的現象為綠色溶液變淺，同時有綠色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成藍色溶液，
溶液中某離子濃度≤1.0×10^-5mol/L可認為沉淀完全，室溫下Ni（OH）₂飽和溶液的pH=9，是完全形成沉淀時的pH值，此時溶液中Ni²⁺的濃度是很小的，而剛形成沉淀時，顯然Ni²⁺的濃度不會這么小，因此剛形成沉淀時的pH值＜9，
故答案為：綠色溶液變淺，同時有綠色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成藍色溶液；＜；
（2）鎳鋁合金中存在Ni和Al，處理該合金制得多孔結構的鎳，溶解鋁而不溶解Ni，可考慮用NaOH濃溶液處理，則反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，
故答案為：NaOH；2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑；
（3）①[Ni（CN）₄]^2-和[Ni（CN）₅]^3-在溶液中可相互轉化，是配位數發(fā)生改變，CN^-參與反應，則反應發(fā)生轉化的離子方程式為：[Ni（CN）₄]^2-+CN^-?[Ni（CN）₅]^3-，
故答案為：[Ni（CN）₄]^2-+CN^-?[Ni（CN）₅]^3-；
②溫度不變，則平衡常數不變，根據圖象，已知平衡時c（CN^-）=amol/L時，[Ni（CN）₄]^2-的轉化率為20%，則平衡時c（CN^-）=amol/L，設起始時[Ni（CN）₄]^2-的濃度為c₀mol/L，平衡時，c{[Ni（CN）₄]^2-}=c₀（1-α）mol/L，c{[Ni（CN）₅]^3-}=c₀αmol/L，所以反應的平衡常數為K=$\frac{c\{[Ni（CN）_{5}]^{3-}\}}{c（C{N}^{-}）c\{Ni（CN）_{4}]^{2-}\}}$=$\frac{{c}_{0}αmol/L}{{c}_{0}（1-α）mol/L×amol/L}$=$\frac{1}{4a}$L/mol，當[Ni（CN）₄]^2-平衡轉化率α為50%時，則K=$\frac{αmol/L}{（1-α）mol/L×c（C{N}^{-}）}$=$\frac{1}{4a}L/mol$，可得平衡時c（CN^-）=4amol/L，
故答案為：4a；
③反應的△H＜0，表明反應是放熱反應，升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，正反應趨勢減小，則反應的平衡常數減小，
故答案為：減��；
（4）NiO（OH）為難溶于水的黑色固體，但可溶于濃鹽酸并形成綠色溶液，形成的是Ni²⁺，反應過程中，Ni的化合價降低，整體發(fā)生的是氧化還原反應，則Cl^-被氧化生成Cl₂，則反應的離子方程式為：2NiO（OH）+6H⁺+2Cl^-═2Ni²⁺+Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：2NiO（OH）+6H⁺+2Cl^-═2Ni²⁺+Cl₂↑+4H₂O．

點評 本題主要考察化學原理部分知識，包含沉淀溶解配平，配合物的轉化，離子方程式的書寫與配平，化學平衡常數的計算，化學平衡的移動，氧化還原反應方程式的書寫與配平，對于（1）問，需知道銀氨溶液的配法，注意化學知識的遷移，是易錯點，整體難度中等．