Question

镍具有优良的物理和化学特性，主要用于合金、催化剂等高技术产业．羰基法提纯粗镍涉及的两步反应
依次为：
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）在温度不变的情况下，要提高反应①中Ni（CO）₄的产率，可采取的措施有

 

．
（2）已知在一定条件下的2L密闭容器中制备Ni（CO）₄，粗镍（纯度98.5%，所含杂质不与CO反应）剩余质量和反应时间的关系如图1所示．Ni（CO）₄在0～10min的平均反应速率为

 

．
（3）若反应②达到平衡后，保持其他条件不变，升高温度，重新达到平衡时

 

（填序号）．
a．Ni的质量增大  b．平衡常数K增大  c．CO的浓度减小  d．v_逆[Ni（CO）₄]增大
（4）镧镍合金可大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物，其化学式可近似地表示为LaNi₅H₆（LaNi₅H₆中各元素化合价均可看作是零），它跟NiO（OH）可组成镍氢可充电电池：LaNi₅H₆+6NiO（OH）

放电

充电

LaNi₅+6Ni（OH）₂．该电池充电时，阴极的电极反应式为

 

．市面上出售的标称容量为2000mAh的1节镍氢电池的镧镍合金中至少应含有

 

g金属镍．（保留三位有效数字；已知1mol电子转移时所通过的电量为1法拉第，1法拉第电量为96500库仑或安培秒．）
（5）硫酸镍铵[（NH₄）_mNi（SO₄）_n?xH₂O]可用于电镀、印刷等领域．某同学为测定硫酸镍铵的组成，进行如下实验：I．准确称取2.1550g样品，配制成100.00mL溶液A；Ⅱ．准确量取25.00mL溶液A，用0.04000mol?L^-1的EDTA（Na₂H₂Y）标准溶液滴定其中的Ni²⁺（离子方程式为Ni²⁺+H₂Y^2-=NiY^2-+2H⁺），消耗EDTA标准溶液31.25mL；Ⅲ．另取25.00mL溶液A，加足量的NaOH溶液并充分加热，生成NH₃56.00mL（标准状况）．
①若滴定管在使用前未用EDTA标准溶液润洗，测得的Ni²⁺含量将

 

（填“偏高”、或“偏低”或“不变”）．
②通过计算确定硫酸镍铵的化学式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学方程式的有关计算,化学电源新型电池,反应速率的定量表示方法

专题：

分析：（1）反应Ni（S）+4CO（g）

50℃

Ni（CO）₄（g）+Q；是放热反应，反应前后气体体积减小，依据平衡移动原理分析；
（2）粗镍的纯度98.5%，1-10min内粗镍质量减少100g-41g═59g；镍的质量=59g×98.5%=58.115g依据化学方程式计算Ni（CO）₄的质量，计算物质的量得到变化浓度，根据化学反应速率概念计算得到；
（3）由反应①为放热反应可知反应②为吸热反应，因此反应②达到平衡后，升温，平衡正向进行，反应平衡常数K变大、CO的浓度与Ni的质量均增大、因温度升高，v逆[Ni（CO）₄]增大；
（4）根据反应的总方程式可知阴极应为LaNi₅LaNi₅H₆被还原生成LaNi₅H₆；根据1mol电子转移时所通过的电量为1法拉第，1法拉第电量为96500库仑或安培秒，则2000mAh的1节镍氢电池则要转移

2000×3600

96500

×10^-3mol电子，再根据电极反应计算需要金属镍的质量；
（5）①滴定管没有润洗，导致标准液浓度减小，测定结果会偏高；
②根据反应和滴定数据计算出镍离子的物质的量；根据氨气的体积计算出氨气的物质的量；根据正负电荷相等求算出硫酸根的物质的量，再利用质量计算出水的物质的量，最后求出硫酸镍铵的化学式．

解答： 解：（1）反应①是气体体积减少的放热反应，因此在温度不变的情况下，采取增大体系压强、从反应体系中移走Ni（CO）₄（g）等措施均可使反应正向进行，提高Ni（CO）4的产率；
故答案为：增大压强；从反应体系中移走Ni（CO）₄（g）；
（2）随反应进行，粗镍减少的质量即为参加反应①消耗的镍的质量，粗镍的纯度98.5%，1-10min内粗镍质量减少100g-41g=59g；镍的质量=59g×98.5%=58.115g在0～10min，生成Ni的物质的量=

(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）；
故答案为：0.05mol/（L?min）；
（3）由反应①为放热反应可知反应②为吸热反应，因此反应②达到平衡后，升温，平衡正向进行，反应平衡常数K变大、CO的浓度与Ni的质量均增大、因温度升高，v逆[Ni（CO）₄]增大；
a、依据反应分析，温度升高反应①平衡逆向进行，反应②正向进行，镍质量增大；
b、温度升高平衡向吸热反应方向进行，反应②是吸热反应，平衡正向进行，平衡常数变大；
c、温度升高平衡向吸热反应方向进行，反应②是吸热反应，平衡正向进行一氧化碳浓度增大；
d、平衡正向进行，温度升高，v_逆[Ni（CO）₄]增大；
故答案为：abd；
（4）由反应的总方程式可知阴极应为LaNi₅LaNi₅H₆被还原生成LaNi₅H₆，电极反应式为LaNi₅+6e^-+6H₂O═LaNi₅H₆+6OH^-，
因为1mol电子转移时所通过的电量为1法拉第，1法拉第电量为96500库仑或安培秒，则2000mAh的1节镍氢电池则要转移

2000×3600

96500

×10^-3mol电子，又根据阴极反应LaNi₅+6e^-+6H₂O═LaNi₅H₆+6OH^-，所以5mol镍转移6mol电子，所以2000mAh的1节镍氢电池则要镍的质量为

2000×3600

96500

×10^-3mol×

5

6

×59g/mol=3.67g，故答案为：LaNi₅+6e^-+6H₂O═LaNi₅H₆+6OH^-；3.67；
（5）①由于没有用标准液润洗滴定管，使得滴定管中的标准液浓度减小，滴定是消耗的标准液体积增大，测定结果偏高，
故答案是：偏高；
②25mL溶液中镍离子的物质的量是：n（Ni²⁺）=n（H₂Y₂^-）=0.04000 mol?L^-1×0.03125L=1.250×10^-3 mol，
氨气的物质的量等于铵离子的物质的量，n（NH₄⁺）=

0.056L

22.4L?mol -1

=2.500×10^-3 mol
根据电荷守恒，硫酸根的物质的量是：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，
硫酸镍铵的化学式为（NH₄）₂Ni（SO₄）₂?8H₂O，
故答案为：（NH₄）₂Ni（SO₄）₂?8H₂O；

点评：本题考查了化学平衡影响因素的分析判断以及电化学的应用，反应速率的计算应用，平衡移动原理的应用是解题关键，依据反应特征设计制备过程是解题关键，题目难度较大．