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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[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
(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)

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。
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源:不详 题型:问答题

2012年8月24日,武汉市一家有色金属制造厂发生氨气泄露事故。已知在一定温度下,合成氨工业原料气H2制备涉及下面的两个反应:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。
(1)判断反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到化学平衡状态的依据是________。(多选、漏选、错选均不得分)
A.容器内压强不变          B.混合气体中c(CO)不变
C.v(H2)=v(H2O)  D.c(CO2)=c(CO)
(2)在2 L定容密闭容器中通入1 mol N2(g)和3 mol H2(g),发生反应:3H2(g)+N2(g) 2NH3(g),ΔH<0,测得压强-时间图像如图甲,测得p2=0.6p1,此时温度与起始温度相同,在达到平衡前某一时刻(t1)若仅改变一种条件,得到如乙图像。

①若图中c=1.6 mol,则改变的条件是________(填字母);
②若图中c<1.6 mol,则改变的条件是__________(填字母);此时该反应的平衡常数____________。(填字母)(填“增大”、“减小”、“不变”)
A.升温   B.降温   C.加压   D.减压   E.加催化剂
(3)如(2)题中图甲,平衡时氢气的转化率为________。

(4)工业上可利用如下反应:H2O (g)+CH4 (g)  CO(g)+3H2(g)制备CO和H2。在一定条件下1 L的密闭容器中充入0.3 mol H2O和0.2 mol CH4,测得H2(g)和CH4(g)的物质的量浓度随时间变化曲线如右图所示:0~4 s内,用CO(g)表示的反应速率为____________。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

反应A(g) B(g) +C(g)在容积为1.0L的密闭容器中进行,A的初始浓度为0.050mol/L。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题:

(1)上述反应的温度T1    T2,平衡常数K(T1   K(T2)。(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)若温度T2时,5min后反应达到平衡,A的转化率为70%,则:
①平衡时体系总的物质的量为       
②反应的平衡常数K=      
③反应在0~5min区间的平均反应速率v(A)=       

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

将N2和H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器中进行合成氨反应,经过一段时间后反应速率为:
v(H2)=3 mol·L1·min1
v(N2)=2 mol·L1·min1
v(NH3)=1 mol·L1·min1
这段时间内三个容器中合成氨的反应速率的大小关系为(  )
A.v>v>v      B.v>v>v
C.v>v>vD.v=v=v

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

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(O2B.v(O2)=v(H2O)
C.v(NH3)=v(H2O)D.v(O2)=v(NO)

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

硫­碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
Ⅰ.SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI
Ⅱ.2HIH2↑+I2
Ⅲ.2H2SO4=2SO2+O2↑+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是       
a.反应Ⅲ易在常温下进行
b.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
c.循环过程中需补充H2O
d.循环过程中产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
(2)一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应Ⅱ,H2的物质的量随时IP间的变化如图所示。

①0~2 min内的平均反应速率v(HI)=       
②相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则       是原来的2倍。
a.HI的平衡浓度
b.达到平衡的时间
c.平衡时H2的体积分数
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,若加入少量下列固体试剂中的       ,产生H2的速率将增大。
a.NaNO3       b.CuSO4       c.Na2SO4      d.NaHSO3

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

在2 L密闭容器中进行反应:mX(g)+nY(g)pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q为化学计量数。在0~3 min内,各物质物质的量的变化如下表所示:
  物质
时间 
X
Y
Z
Q
起始/mol
0.7
 
1
 
2 min末/mol
0.8
2.7
0.8
2.7
3 min末/mol
 
 
0.8
 
 
已知2 min内v(Q)="0.075" mol·L-1·min-1,,
(1)试确定以下物质的相关量:
起始时n(Y)=    ,n(Q)=    。 
(2)方程式中m=    ,n=    ,p=    ,q=    。 
(3)用Z表示2 min内的反应速率    。 

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)+B(g)2C(g),在最初2 s内,消耗A的平均速率为0.06 mol·L-1·s-1,则在2 s时,容器中有   mol A,此时C的物质的量浓度为        

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)在10 L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45 mol,则此反应的速率可表示为(  )。
A.v(NH3)=0.01 mol·L-1·s-1B.v(O2)=0.001 mol·L1·s1
C.v(NO)=0.001 mol·L1·s1D.v(H2O)=0.045 mol·L1·s1

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