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:反应Ⅰ Ni(S)+4CO(g) Ni(CO)4(g)△H
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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: 反应Ⅰ Ni(S)+4CO(g) Ni(CO)4(g)△H1<0 反应Ⅱ Ni(CO)4(g) Ni(S)+4CO(g) △H2 (1)在温度不变的情况下,要提高反应Ⅰ中Ni(CO)4的产率,可采取的措施有 、 。 (2)已知350K下的2L密闭容器中装有100g粗镍(纯度98.5%,所含杂质不与CO反应),通入6 molCO气体发生反应Ⅰ制备Ni(CO)4,容器内剩余固体质量和反应时间的关系如图所示,10min后剩余固体质量不再变化。
①反应Ⅰ在0~10min的平均反应速率v(Ni(CO)4)= 。 ②若10min达到平衡时在右端得到29.5g纯镍,则反应Ⅰ的平衡常数K1为多少?(写出计算过程) (3)反应Ⅱ中 △H2 0(填“>”、“<”、“=”);若反应Ⅱ达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时 。(双选) 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)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH)表示),NiO(OH)作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量,长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为: NiO(OH)+MHNi(OH)2+M 电池充电时,阳极的电极反应式为 。电池充电时阴极上发生 (填“氧化”或“还原”)反应 |
答案
(1)①增大CO浓度,加压。(各1分共2分) ②0.05mol·L-1min-1(2分) ③0.5(2分) (2)>(2分)bc(2分) (3)Ni(OH)2+OH‑-e-="NiO(OH)+" H2O (2分)还原(1分) |
解析
试题分析: (1)要提高反应Ⅰ中Ni(CO)4的产率,就是要使平衡正向移动,因此除了改变温度以外,还可以适当增大压强、增大CO的初始浓度。 (2)①反应至10min时,固体Ni的质量减小了100-41=59g,所以反应的n(Ni)= 59g/59g/mol=1mol,所以生成的Ni(CO)4)也为1mol,所以v(Ni(CO)4)="1/(10×2)" mol·L-1min-1=0.05mol·L-1min-1。 ②反应十分钟达平衡,右端得到29.5g的纯镍,是发生了反应II,所以此处为干扰信息,所求的反应I的平衡常数与反应II无关,因此计算过程如下: Ni(S)+4CO(g) Ni(CO)4(g) 起始(mol) 6 0(1分) 变化(mol) 1 4 1(1分) 平衡(mol) 2 1(1分) 平衡(mol/L) 1 0.5 K = c[Ni(CO)4]/c4(CO) = 0.5/14 = 0.5(2分) (3)反应II为反应I的逆过程,所以反应II中的△H2 >0;达到平衡后降低温度,平衡逆向移动,因此分析如下:温度降低,平衡逆向移动,平衡常数K变小,a错误;平衡逆向移动,CO的浓度减小,Ni的质量减小,bc正确;温度降低正逆反应速率均减小,D错误。 (4)从电池充放电总反应式来看,NiO(OH)→ Ni(OH)2 中Ni的化合价+3→+2,发生还原反应,所以放电时作正极。相反,当充电时Ni(OH)2→NiO(OH)时,Ni(OH)2 应该作阳极发生氧化反应,因此反应的电极反应式为:Ni(OH)2+OH‑-e-="NiO(OH)+" H2O,而充电时的阴极发生还原反应。 |
举一反三
向2L的密闭容器中充入7.6mol NO和3.8mol O2,发生如下反应:
①2NO(g)+O2 (g)2NO2(g) ②2NO2(g)N2O4(g) 测得NO2和N2O4的浓度变化如图所示,0~10min维持容器温度为T1℃,10min后升高并维持容器的温度为T2℃。下列说法正确的是A.前5min反应的平均速率v(N2O4)=0.18mol·(L·min)-1 | B.T1℃时反应②的化学平衡常数K=0.6 | C.反应①、②均为吸热反应 | D.若起始时向该容器中充入3.6mol NO2和2.0mol N2O4,T1℃达到平衡时,N2O4的转化率为10% |
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对于反应A (g)+ 3B(g) =" 2C(g)" + 2D(g),下列数据表示反应进行得最快的是( ) A.v(A)=0.7mol/(L·s) B.v (B) ="1.8mol/(L" · s) C.v (C)=1mol/(L·s) D.v (D) =1.6mol/(L·min) |
下列各项不能用于比较化学反应速率快慢的是( ) A.气体的体积变化 | B.颜色的深浅变化 | C.焓变的大小 | D.反应的剧烈程度 |
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向2 L密闭容器中通入6mol气体A和6mol气体B,在一定条件下发生反应: xA(g)+yB(g)=pC(g)+qD(g) 已知:平均反应速率v(C)=1/2v(A);反应2 min时,A的浓度减少了1mol/L,B的物质的量减少了3mol,有6mol D生成。回答下列问题: (1)反应2 min内,v(A)= ,v(B)= ; (2)该反应化学方程式中x:y:p:q= ; (3)如果其他条件不变,将容器的容积变为1 L,进行同样的实验,则与上述反应比较:反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”),理由是 。 |
已知4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),若化学反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)[单位:mol/(L·s)]表示,则正确关系是( )A.v(NH3)=v(O2) | B.v(O2)=v(H2O) | C.v(NH3)=v(H2O) | D.v(O2)=v(NO) |
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