Question

1．2-丁烯是一種重要的有機(jī)化工原料．回答下列問題：
（1）己知2一丁烯有順、反兩種同分異構(gòu)體，可表示為順-C₄H₈、順-C₄H₈．一定條件下，它們分別發(fā)生加成反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

相同條件下，兩種氣體之間存在如下轉(zhuǎn)化：

該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：△H=-6.2kJ/mol．下列敘述中能表明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是a （填序號(hào)）
a．順-C₄H₈的含量保待不變
b．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
c．混合氣體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變
達(dá)到平衡后，若要進(jìn)一步提高體系中反C₄H₈的含量，可采取的措施是降溫．
（2）2-丁烯與氫氣反應(yīng)時(shí)，一般用鎳作催化劑，鎳具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性，是許多領(lǐng)域尤其是高科技產(chǎn)業(yè)的重要原料．
①羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應(yīng)依次為：
Ⅰ．Ni（S）+4CO（g）$\stackrel{50℃}{?}$Ni（CO）₄（g）△H＜0；
Ⅱ．Ni（CO）₄（g）$\stackrel{230℃}{?}$Ni（S）+4CO（g），
則圖1中能反映出羰基法提純粗鎳過程中能量變化的是a．

②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(zhì)不與CO反應(yīng)）剩余質(zhì)量和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖2所示．Ni（CO）₄在0～10min的平均反應(yīng)速率為0.05mol/（L•min）．
③若反應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，重新達(dá)到平衡時(shí)b（填序號(hào)）
a．平衡常數(shù)K增大    b．CO的濃度減小    c．v_正[Ni（CO）₄]增大
④設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案用羰基法提純粗鎳，將粗鎳粉末裝入玻璃管一端，抽真空后充入CO并封管，控制溫度在50℃，一段時(shí)間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳．

Answer 1

分析 （1）將方程式①-②得目標(biāo)方程式，焓變進(jìn)行相應(yīng)的改變；
可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
若要進(jìn)一步提高體系中反C₄H₈的含量可以采用降低溫度的方法；
（2）①反應(yīng)I放出熱量，說明反應(yīng)物總能量大于生成物總能量；反應(yīng)II應(yīng)該吸收熱量，則反應(yīng)物總能量小于生成物總能量；
②隨反應(yīng)進(jìn)行，粗鎳減少的質(zhì)量即為參加反應(yīng)①消耗的鎳的質(zhì)量，粗鎳的純度98.5%，1-10min內(nèi)粗鎳質(zhì)量減少100g-41g=59g；鎳的質(zhì)量=59g×98.5%=58.115g在0～10min，生成Ni的物質(zhì)的量=$\frac{（100-41）g×98.5%}{59g/mol}$=0.985mol，v=$\frac{\frac{n}{V}}{△t}$；
③若反應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，正逆反應(yīng)速率都減小，平衡逆向移動(dòng)；
④50℃Ni反應(yīng)生成Ni（CO）₄，230℃時(shí)Ni（CO）₄分解生成Ni，通過改變溫度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．

解答 解：（1）將方程式①-②得目標(biāo)方程式，△H=（-119.8kJ/mol）-（-112.7kJ/mol）=-62kJ/mol；
a．順-C₄H₈的含量保待不變時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
b．無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量始終保持不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
c．無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)始終保持不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
故選a；
該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若要進(jìn)一步提高體系中反C₄H₈的含量可以采用降低溫度的方法；
故答案為：-6.2kJ•mol^-1；a；降低溫度；
（2）①反應(yīng)I放出熱量，說明反應(yīng)物總能量大于生成物總能量；反應(yīng)II應(yīng)該吸收熱量，則反應(yīng)物總能量小于生成物總能量，只有a符合，故選a；
②隨反應(yīng)進(jìn)行，粗鎳減少的質(zhì)量即為參加反應(yīng)①消耗的鎳的質(zhì)量，粗鎳的純度98.5%，1-10min內(nèi)粗鎳質(zhì)量減少100g-41g=59g；鎳的質(zhì)量=59g×98.5%=58.115g在0～10min，生成Ni的物質(zhì)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）；
故答案為：0.05mol/（L•min）；
③若反應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，正逆反應(yīng)速率都減小，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小、CO濃度減小、v_正[Ni（CO）₄]減小，故選b；
④50℃Ni反應(yīng)生成Ni（CO）₄，230℃時(shí)Ni（CO）₄分解生成Ni，通過改變溫度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案為控制溫度在50℃，一段時(shí)間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳，
故答案為：控制溫度在50℃，一段時(shí)間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)影響因素、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷、計(jì)算及知識(shí)靈活運(yùn)用能力，難點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，要根據(jù)兩個(gè)方程式差異性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，題目難度中等．