Question

鎳具有優(yōu)良的物理和化學特性，是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要原料．羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應(yīng)依次為：
反應(yīng)I Ni（s）+4CO（g）

350℃

Ni（CO）₄（g）△H₁＜0
反應(yīng)II Ni（CO）₄（g）

470℃

Ni（s）+4CO（g）△H₂
反應(yīng)I和反應(yīng)Ⅱ分別在連通的A裝置和B裝置中同時進行，A、B容積之和為2L．
（1）在溫度不變的情況下，要提高反應(yīng)I中Ni（CO）₄的產(chǎn)率，可采取的措施有

 

、

 

．
（2）350K時，在裝置A中裝有100g粗鎳（純度98.5%，所含雜質(zhì)不與CO反應(yīng)），通入4mol CO氣體制備Ni（CO）₄，裝置A中剩余固體質(zhì)量和反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示．
①若10min達到平衡時得到29.5g純鎳，則反應(yīng)I的平衡常數(shù)K₁為

 

．
②0～10min的平均反應(yīng)速率υ[Ni（CO）₄]=

 

．
（3）反應(yīng)Ⅱ中△H₂

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）；若反應(yīng)Ⅱ達到平衡后，保持其他條件不變，降低B裝置溫度，重新達到平衡時

 

．
a．平衡常數(shù)K₂增大    b．CO的濃度減小
c．Ni的質(zhì)量減小      d．υ逆[Ni（CO）₄]增大
（4）用吸收H₂后的稀土儲氫合金作為電池負極材料（用MH表示），NiO（OH）作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，可制得高容量，長壽命的鎳氫電池．電池充放電時的總反應(yīng)為：NiO（OH）+MH 

放電

充電

Ni（OH）₂+M，電池充電時，陽極的電極反應(yīng)式為

 

．電池充電時陰極上發(fā)生

 

（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義,化學電源新型電池,化學平衡建立的過程,化學平衡的影響因素,化學平衡的調(diào)控作用,物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）若溫度不變，結(jié)合反應(yīng)I為氣體體積縮小的反應(yīng)及改變氣體的濃度時平衡正向移動提高Ni（CO）₄的產(chǎn)率；
（2）1-10min內(nèi)粗鎳質(zhì)量減少100g-41g=59g，雜質(zhì)不反應(yīng)，則鎳的質(zhì)量為59g，依據(jù)化學方程式計算反應(yīng)的Ni，由物質(zhì)的量得到變化濃度，結(jié)合v=

△c

△t

、K=

c[Ni(CO)4]

c4(CO)

計算；
（3）由反應(yīng)I為放熱反應(yīng)可知，反應(yīng)II為吸熱反應(yīng)，因此反應(yīng)II達到平衡后，降溫，平衡逆向進行，反應(yīng)平衡常數(shù)K變小、CO的濃度與Ni的質(zhì)量均減小、因溫度降低，v逆[Ni（CO）₄]減小；
（4）電池充電時，陽極上Ni（OH）₂失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，而陰極上發(fā)生還原反應(yīng)．

解答： 解：（1）反應(yīng)①是氣體體積減少的放熱反應(yīng)，因此在溫度不變的情況下，采取增大體系壓強、增大CO的濃度、從反應(yīng)體系中移走Ni（CO）₄（g）等措施均可使反應(yīng)正向進行，提高Ni（CO）₄的產(chǎn)率，
故答案為：增大壓強；增大CO濃度；
（2）隨反應(yīng)進行，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，因雜質(zhì)不反應(yīng)，則I中反應(yīng)的鎳的質(zhì)量為59g，反應(yīng)純Ni的物質(zhì)的量

59g

59g/mol

=1mol，10min生成純Ni29.5g，其物質(zhì)的量為

29.5g

59g/mol

=0.5mol，則
反應(yīng)I Ni（s）+4CO（g）

350℃

Ni（CO）₄（g）
開始  1       4              0
轉(zhuǎn)化  x        4x           x
反應(yīng)II Ni（CO）₄（g）

470℃

Ni（s）+4CO（g）
開始    x              
轉(zhuǎn)化   0.5                0.5        2
平衡   0.5                0.5       2
（可簡化為Ni（s）+4CO（g）

350℃

Ni（CO）₄（g）
開始        1      4             0
轉(zhuǎn)化        0.5     2           0.5
平衡        0.5     2           0.5
①若10min達到平衡時，平衡時c（CO）=

2mol

2L

=1mol/L，c[Ni（CO）₄]=

0.5mol

2L

=0.25mol/L，則反應(yīng)I的平衡常數(shù)K₁為

0.25

14

=0.25，故答案為：0.25；
②實際參加反應(yīng)的Ni為0.5mol，則0～10min的平均反應(yīng)速率υ[Ni（CO）₄]=

0.5mol 2L

10min

=0.025mol/（L．min），故答案為：0.025mol/（L．min）；
（3）兩個反應(yīng)過程相反，物質(zhì)的化學計量數(shù)不變，由由反應(yīng)I為放熱反應(yīng)可知，反應(yīng)II為吸熱反應(yīng)，即△H₂＞0，降溫，平衡逆向進行，
a、溫度降低平衡向放熱反應(yīng)方向進行，反應(yīng)II是吸熱反應(yīng)，平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，故錯誤；
b、溫度降低平衡向放熱反應(yīng)方向進行，反應(yīng)II是吸熱反應(yīng)，平衡逆向進行一氧化碳濃度減小，故正確；
c、依據(jù)反應(yīng)分析，溫度降低反應(yīng)I平衡正向進行，反應(yīng)II逆向進行，鎳質(zhì)量減小，故正確；
d、平衡逆向進行，溫度降低，v_逆[Ni（CO）₄]減小，故錯誤；
故答案為：＞；bc；
（4）由電池充放電時的總反應(yīng)為：NiO（OH）+MH 

放電

充電

Ni（OH）₂+M，放電時NiO（OH）作為電池正極材料，MH為負極材料，則充電時陽極與正極相連，則電池充電時，陽極的電極反應(yīng)式為Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiO（OH）+H₂O，為氧化反應(yīng)，所以陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：M+H₂O+e^-=MH+OH^-，
故答案為：Ni（OH）₂+OH^--e^-=NiO（OH）+H₂O；還原．

點評：本題考查化學平衡常數(shù)的含有及物質(zhì)含量隨時間的變化曲線等，綜合性較強，側(cè)重高頻考點的考查，還涉及化學平衡計算、平衡常數(shù)計算、反應(yīng)速率計算及電化學知識等，較好的體現(xiàn)學生分析能力、計算能力及綜合應(yīng)用知識的能力，題目難度較大，（2）為解答的難點和易錯點．