Question

金屬鎳具有優(yōu)良的物理和化學特性，是高技術產業(yè)的重要原料．
（1）羰基法提純鎳涉及的反應為：Ni（s）+4CO（g）?Ni（CO）₄（g）
①當溫度升高時，

c[Ni(CO)4]

c(CO)

減小，則△H

 

0（填“＞”或“＜”）．
②一定溫度下，將一定量的粗鎳和CO加入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應達到平衡狀態(tài)的是

 

（填代號）．

若在相同溫度下，上述反應改在體積為1L的恒容密閉容器中進行，平衡常數一（填“增大”、“不變”或“減小”），反應進行3s后測得Ni（CO）₄的物質的量為0.6mol，則0-3s內的平均反應速率v（CO）=

 

mol?L^-1?S^-1．
③要提高上述反應中CO的轉化率，同時增大反應速率，可采取的措施為

 

（寫出一條措施即可）．
（2）以NiS0₄溶液為電解質溶液進行粗鎳（含Fe、Zn、Cu、Pt、Au等雜質）的電解精煉，下列說法正確的是

 

（填代號）．（已知氧化性：Fe²⁺＜Ni²⁺＜Cu²⁺）
a．電解過程中，化學能轉化為電能
b．粗鎳作陽極，發(fā)生還原反應
c．利用陽極泥可回收Cu、Pt、Au等金屬
d．粗鎳精煉時通過的電量與陰極析出鎳的質量成正比
（3）1業(yè)上用硫化鎳（NiS）作為電極材料冶煉鎳．電解時，硫化鎳中的硫元素以單質形態(tài)沉積在某電極附近，鎳元素以Ni²⁺形態(tài)進入電解液中，如圖所示：硫化鎳與電源的

 

（填“正極”或“負極”）相接．寫出陽極的電極反應式

 

．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,化學電源新型電池,化學平衡狀態(tài)的判斷,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①化學平衡常數只受溫度的影響，T升高K增大，T正反應為吸熱反應，反之正反應為放熱反應，據此解答；
②反應向正向進行有CO氣體生成氣體Ni（CO）₄密度增大；
反應向正向進行，CO濃度減小，速率減小，當CO正反應速率不變時說明反應掉的CO速率等于生成CO的速率，反應達到平衡狀態(tài)；
該反應是放熱反應，一定量的粗鎳和CO加入一恒壓密閉容器中，開始時反應正向進行，焓變發(fā)生改變；
一定量的粗鎳和CO加入一恒壓密閉容器中，反應正向進行，CO轉化率升高，達到平衡時，消耗的CO等于生成的CO，故轉化率保持不變；
根據給出條件可求出用Ni（CO）₄表示的3s內反應速率，然后依據反應速率之比等于方程式計量系數之比求出v（CO）；
③根據外界條件對化學反應速率及化學平衡的影響；
（2）依據電解精煉銅原理分析，粗鎳做陽極，發(fā)生氧化反應，精鎳做陰極發(fā)生還原反應據此分析解答；
（3）從圖象可知NiS通電后發(fā)生氧化反應生成S和Ni²⁺，電解池中發(fā)生氧化反應為陽極，故NiS與電影的正極相連做陽極，硫離子失去電子發(fā)生氧化反應生成硫單質和鎳離子，陽極電解反應式為：NiS-2e^-=Ni²⁺+S；

解答： 解：（1）該反應的平衡常數為K=

[Ni(CO)4]

[CO]4

，當溫度升高時，

c[Ni(CO)4]

c(CO)

減小，則K=

[Ni(CO)4]

[CO]4

減小，故反應為放熱反應，所以△H＜0；
故答案為：＜；
②a．反應向正向進行有CO氣體生成氣體Ni（CO）₄密度增大，故a錯誤；
b．反應向正向進行，CO濃度減小，速率減小，當CO正反應速率不變時說明反應掉的CO速率等于生成CO的速率，反應達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．該反應是放熱反應，一定量的粗鎳和CO加入一恒壓密閉容器中，開始時反應正向進行，焓變發(fā)生改變，故c錯誤；
d．一定量的粗鎳和CO加入一恒壓密閉容器中，反應正向進行，CO轉化率升高，達到平衡時，消耗的CO等于生成的CO，故轉化率保持不變，故d正確；
故選bd；
V（Ni（CO）₄）=

△C

△t

=

0.6mol 1L

3s

=0.2mol?L^-1?S^-1，V（CO）：V（Ni（CO）₄）=4：1，所以V（CO）=0.8mol?L^-1?S^-1；
故答案為；2mol?L^-1?S^-1；
③增大壓強，化學反應速率加快，化學平衡向氣體體積減小的方向移動，即正反應方向，NO的轉化率轉化率增大；
故答案為：增大壓強；
（2）a．電解過程中，電能轉化為化學能，故A錯誤；
b．粗鎳作陽極，發(fā)生氧化反應，故b錯誤；
c．Cu、Pt、Au金屬活動性比鎳弱，不放電，沉降在陽極區(qū)形成陽極泥，利用陽極泥可回收Cu、Pt、Au等金屬，故c正確；
d．根據陰極的電極反應式Ni²⁺+2e^-=Ni 可知每通過2mol電子，析出1mol鎳，所以粗鎳精煉時通過的電量與陰極析出鎳的質量成正比，故d正確；
故選cd．
（3）從圖象可知NiS通電后發(fā)生氧化反應生成S和Ni²⁺，電解池中發(fā)生氧化反應為陽極，故NiS與電影的正極相連做陽極，硫離子失去電子發(fā)生氧化反應生成硫單質和鎳離子，陽極電解反應式為：NiS-2e^-=Ni²⁺+S；
故答案為：正極；NiS-2e^-=Ni²⁺+S．

點評：本題考查了平衡常數的應用，化學平衡的移動及影響因素，電解池的工作原理，題目綜合性非常強，難度大，需要對所學知識能夠熟練運用．