Question

【題目】鎳的全球消費(fèi)量?jī)H次于銅、鋁、鉛、鋅，居有色金屬第五位，常用于各種高光澤裝飾漆和塑料生產(chǎn)，也用作催化劑，制取原理：Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)，實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置制取 Ni(CO)4。

已知：CO + PdCl2 + H2O = CO2 + Pd↓(黑色) + 2HCl；Ni(CO)4 熔點(diǎn)-25℃，沸點(diǎn) 43℃，60℃以上與空氣混合易爆炸；Fe(CO)5 熔點(diǎn)-20℃，沸點(diǎn) 103℃。回答下列問(wèn)題：

(1)裝置 A 中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

(2)裝置 C 用于合成 Ni(CO)4(夾持裝置略)，最適宜選用的裝置為________(填標(biāo)號(hào))。

①②③

(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了防止_________，必須先觀察________(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)再加熱 C 裝置。

(4)利用“封管實(shí)驗(yàn)”原理可獲得(高純鎳。如圖所示的石英)玻璃封管中充有 CO 氣體，則高純鎳粉在封管的________溫度區(qū)域端生成 填“323K”或“473K” 。

(5)實(shí)驗(yàn)中加入 11.50 g HCOOH，C 裝置質(zhì)量減輕 2.95 g(設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng))，E 裝置中盛有 PdCl2 溶液100 mL，則 PdCl2 溶液的物質(zhì)的量濃度至少為________mol·L-1。

Answer 1

【答案】HCOOHH2O+CO↑ ③ CO 及 Ni(CO)4 與裝置中空氣混合在加熱條件下爆炸 E 裝置中產(chǎn)生黑色沉淀 473K 0.50

【解析】

A裝置中甲酸和濃硫酸反應(yīng)生成CO，經(jīng)B裝置中濃硫酸進(jìn)行干燥，根據(jù)方程式Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)，溫度在50~80℃是更有利于Ni(CO)4的生成，為了更好的控制溫度可選用水浴加熱，Ni(CO)4的沸點(diǎn)為43℃，所以反應(yīng)生成的Ni(CO)4會(huì)變成氣體，在D裝置中進(jìn)行冷凝得到Ni(CO)4液體，之后利用E裝置吸收未反應(yīng)的CO，同時(shí)為了防止Ni(CO)4與空氣混合加熱，需先通一段時(shí)間的CO，通過(guò)觀察E裝置中是否有黑色成生成可判斷裝置中是否充滿CO。

(1)裝置A中甲酸與在濃硫酸的作用下生成CO和水，反應(yīng)方程式為HCOOHH2O+CO↑；

(2)溫度在50~80℃是更有利于Ni(CO)4的生成，為了更好的控制溫度，且可避免溫度過(guò)高，可選用水浴加熱，所以選用③裝置；

(3)CO 及 Ni(CO)4 與裝置中空氣混合在加熱條件下會(huì)發(fā)生爆炸，所以要先觀察到E裝置中生成黑色沉淀，再加熱C裝置；

(4)323K是49.85℃，473K是199.85℃，根據(jù)方程式Ni(CO)4 (g)Ni(s)+4CO(g)可知180~200℃時(shí)生成Ni單質(zhì)，所以高純鎳粉在封管的473K溫度區(qū)域端生成；

(5)n(HCOOH)==0.25mol，則生成的n(CO)=0.25mol，C裝置中發(fā)生Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)，則C管減輕的質(zhì)量即反應(yīng)的Ni的質(zhì)量，則反應(yīng)n(Ni)==0.05mol，則消耗n(CO)=0.2mol，所以PdCl2 溶液至少要吸收CO的物質(zhì)的量為0.25mol-0.2mol=0.05mol，根據(jù)方程式CO + PdCl2 + H2O = CO2 + Pd↓(黑色) + 2HCl可知所需n(PdCl2)=0.05mol，所以其濃度至少為=0.5mol/L。