Question

（1）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl₃可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等．
①写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路

 

．
②若将（1）中的反应设计成原电池，写出电极反应式．
正极反应

 

；负极反应

 

．
（2）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：
Ⅰ．Ni（s）+4CO（g）

50℃

 Ni（CO）₄（g）△H＜0
Ⅱ．Ni（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Ⅰ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所示．Ni（CO）₄在0～10min的平均反应速率为

 

．
③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

 

．
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．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素,化学平衡的调控作用

专题：化学平衡专题

分析：（1）Fe³⁺有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，反应的离子方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，形成原电池反应时，Cu为负极，C为正极，电解质溶液为FeCl₃，原电池工作时，负极上铜被氧化，正极上Fe³⁺被还原；
（2）①反应Ni（S）+4CO（g）?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，降温，平衡逆向进行，反应平衡常数K变小、CO的浓度与Ni的质量均减小、因温度降低，v逆[Ni（CO）4]减小．

解答： 解：（1）①Fe³⁺有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，自身被还原成 Fe²⁺，反应方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
②设计成原电池时，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，该电池反应中三价铁离子得电子发生还原反应，所以正极上的电极反应式为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），铜失电子发生氧化反应，所以负极上的电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案为：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；Cu-2e^-=Cu²⁺；
（2）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，降温，平衡逆向进行，反应平衡常数K变小、CO的浓度与Ni的质量均减小、因温度降低，v逆[Ni（CO）₄]减小；
a．温度降低平衡向放热反应方向进行，反应②是吸热反应，平衡逆向进行，平衡常数减小；
b．温度降低平衡向放热反应方向进行，反应②是吸热反应，平衡逆向进行一氧化碳浓度减小；
c．依据反应分析，温度降低反应①平衡正向进行，反应②逆向进行，镍质量减小；
d．平衡逆向进行，温度降低，v_逆[Ni（CO）₄]减小；
故答案为：bc．

点评：本题考查较为综合，涉及电化学以及化学平衡影响因素的分析判断，反应速率的计算应用，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，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．