Question

鎳具有優(yōu)良的物理和化學特性，主要用于合金、催化劑等高技術產業(yè)．羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應
依次為：
①Ni（s）+4CO（g）

50℃

Ni（CO）₄（g）△H₁＜0
②Ni（CO）₄（g）

230℃

Ni（s）+4CO（g）
完成下列填空：
（1）在溫度不變的情況下，要提高反應①中Ni（CO）₄的產率，可采取的措施有

 

．
（2）已知在一定條件下的2L密閉容器中制備Ni（CO）₄，粗鎳（純度98.5%，所含雜質不與CO反應）剩余質量和反應時間的關系如圖1所示．Ni（CO）₄在0～10min的平均反應速率為

 

．
（3）若反應②達到平衡后，保持其他條件不變，升高溫度，重新達到平衡時

 

（填序號）．
a．Ni的質量增大  b．平衡常數(shù)K增大  c．CO的濃度減小  d．v_逆[Ni（CO）₄]增大
（4）鑭鎳合金可大量吸收氫氣，并與氫氣結合成金屬氫化物，其化學式可近似地表示為LaNi₅H₆（LaNi₅H₆中各元素化合價均可看作是零），它跟NiO（OH）可組成鎳氫可充電電池：LaNi₅H₆+6NiO（OH）

放電

充電

LaNi₅+6Ni（OH）₂．該電池充電時，陰極的電極反應式為

 

．市面上出售的標稱容量為2000mAh的1節(jié)鎳氫電池的鑭鎳合金中至少應含有

 

g金屬鎳．（保留三位有效數(shù)字；已知1mol電子轉移時所通過的電量為1法拉第，1法拉第電量為96500庫侖或安培秒．）
（5）硫酸鎳銨[（NH₄）_mNi（SO₄）_n?xH₂O]可用于電鍍、印刷等領域．某同學為測定硫酸鎳銨的組成，進行如下實驗：I．準確稱取2.1550g樣品，配制成100.00mL溶液A；Ⅱ．準確量取25.00mL溶液A，用0.04000mol?L^-1的EDTA（Na₂H₂Y）標準溶液滴定其中的Ni²⁺（離子方程式為Ni²⁺+H₂Y^2-=NiY^2-+2H⁺），消耗EDTA標準溶液31.25mL；Ⅲ．另取25.00mL溶液A，加足量的NaOH溶液并充分加熱，生成NH₃56.00mL（標準狀況）．
①若滴定管在使用前未用EDTA標準溶液潤洗，測得的Ni²⁺含量將

 

（填“偏高”、或“偏低”或“不變”）．
②通過計算確定硫酸鎳銨的化學式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,化學方程式的有關計算,化學電源新型電池,反應速率的定量表示方法

專題：

分析：（1）反應Ni（S）+4CO（g）

50℃

Ni（CO）₄（g）+Q；是放熱反應，反應前后氣體體積減小，依據(jù)平衡移動原理分析；
（2）粗鎳的純度98.5%，1-10min內粗鎳質量減少100g-41g═59g；鎳的質量=59g×98.5%=58.115g依據(jù)化學方程式計算Ni（CO）₄的質量，計算物質的量得到變化濃度，根據(jù)化學反應速率概念計算得到；
（3）由反應①為放熱反應可知反應②為吸熱反應，因此反應②達到平衡后，升溫，平衡正向進行，反應平衡常數(shù)K變大、CO的濃度與Ni的質量均增大、因溫度升高，v逆[Ni（CO）₄]增大；
（4）根據(jù)反應的總方程式可知陰極應為LaNi₅LaNi₅H₆被還原生成LaNi₅H₆；根據(jù)1mol電子轉移時所通過的電量為1法拉第，1法拉第電量為96500庫侖或安培秒，則2000mAh的1節(jié)鎳氫電池則要轉移

2000×3600

96500

×10^-3mol電子，再根據(jù)電極反應計算需要金屬鎳的質量；
（5）①滴定管沒有潤洗，導致標準液濃度減小，測定結果會偏高；
②根據(jù)反應和滴定數(shù)據(jù)計算出鎳離子的物質的量；根據(jù)氨氣的體積計算出氨氣的物質的量；根據(jù)正負電荷相等求算出硫酸根的物質的量，再利用質量計算出水的物質的量，最后求出硫酸鎳銨的化學式．

解答： 解：（1）反應①是氣體體積減少的放熱反應，因此在溫度不變的情況下，采取增大體系壓強、從反應體系中移走Ni（CO）₄（g）等措施均可使反應正向進行，提高Ni（CO）4的產率；
故答案為：增大壓強；從反應體系中移走Ni（CO）₄（g）；
（2）隨反應進行，粗鎳減少的質量即為參加反應①消耗的鎳的質量，粗鎳的純度98.5%，1-10min內粗鎳質量減少100g-41g=59g；鎳的質量=59g×98.5%=58.115g在0～10min，生成Ni的物質的量=

(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）；
故答案為：0.05mol/（L?min）；
（3）由反應①為放熱反應可知反應②為吸熱反應，因此反應②達到平衡后，升溫，平衡正向進行，反應平衡常數(shù)K變大、CO的濃度與Ni的質量均增大、因溫度升高，v逆[Ni（CO）₄]增大；
a、依據(jù)反應分析，溫度升高反應①平衡逆向進行，反應②正向進行，鎳質量增大；
b、溫度升高平衡向吸熱反應方向進行，反應②是吸熱反應，平衡正向進行，平衡常數(shù)變大；
c、溫度升高平衡向吸熱反應方向進行，反應②是吸熱反應，平衡正向進行一氧化碳濃度增大；
d、平衡正向進行，溫度升高，v_逆[Ni（CO）₄]增大；
故答案為：abd；
（4）由反應的總方程式可知陰極應為LaNi₅LaNi₅H₆被還原生成LaNi₅H₆，電極反應式為LaNi₅+6e^-+6H₂O═LaNi₅H₆+6OH^-，
因為1mol電子轉移時所通過的電量為1法拉第，1法拉第電量為96500庫侖或安培秒，則2000mAh的1節(jié)鎳氫電池則要轉移

2000×3600

96500

×10^-3mol電子，又根據(jù)陰極反應LaNi₅+6e^-+6H₂O═LaNi₅H₆+6OH^-，所以5mol鎳轉移6mol電子，所以2000mAh的1節(jié)鎳氫電池則要鎳的質量為

2000×3600

96500

×10^-3mol×

5

6

×59g/mol=3.67g，故答案為：LaNi₅+6e^-+6H₂O═LaNi₅H₆+6OH^-；3.67；
（5）①由于沒有用標準液潤洗滴定管，使得滴定管中的標準液濃度減小，滴定是消耗的標準液體積增大，測定結果偏高，
故答案是：偏高；
②25mL溶液中鎳離子的物質的量是：n（Ni²⁺）=n（H₂Y₂^-）=0.04000 mol?L^-1×0.03125L=1.250×10^-3 mol，
氨氣的物質的量等于銨離子的物質的量，n（NH₄⁺）=

0.056L

22.4L?mol -1

=2.500×10^-3 mol
根據(jù)電荷守恒，硫酸根的物質的量是：n（SO₄^2-）=

1

2

×[2n（Ni²⁺）+n（NH₄⁺）]=2.500×10^-3 mol，
所以：m（Ni²⁺）=59 g?mol^-1×1.250×10^-3 mol=0.07375 g
m（NH₄⁺）=18 g?mol^-1×2.500×10^-3 mol=0.04500 g
m（SO₄^2-）=96 g?mol^-1×2.500×10^-3 mol=0.2400 g
n（H₂O）=

2.1550g× 25 100 -(0.07375g+0.04500

&

;g+0.2400g)18g?mol -1=1×10^-2 mol
x：y：m：n=n（NH₄⁺）：n（Ni²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=2：1：2：8，
硫酸鎳銨的化學式為（NH₄）₂Ni（SO₄）₂?8H₂O，
故答案為：（NH₄）₂Ni（SO₄）₂?8H₂O；

點評：本題考查了化學平衡影響因素的分析判斷以及電化學的應用，反應速率的計算應用，平衡移動原理的應用是解題關鍵，依據(jù)反應特征設計制備過程是解題關鍵，題目難度較大．