Question

镍的全球消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第五位，常用于各种高光泽装饰漆和塑料生产，也用作催化剂，制取原理：Ni(CO)₄(g)Ni(s)+4CO(g)，实验室用如图所示装置制取Ni(CO)₄。

已知：CO+PdCl₂+H₂O=CO₂+Pd↓(黑色)+2HCl；Ni(CO)₄熔点-25℃，沸点43℃，60℃以上与空气混合易爆炸；Fe(CO)₅熔点-20℃，沸点103℃。

回答下列问题：

（1）装置A中发生反应的化学方程式为__。

（2）装置C用于合成Ni(CO)₄夹持装置略，最适宜选用的装置为__(填标号)。

（3）实验过程中为了防止__，必须先观察__。

（4）制得的Ni(CO)₄中常溶有Fe(CO)₅等杂质，提纯的方法是__(填标号)。

A.分液      B.蒸馏     C.过滤     D.重结晶

（5）利用“封管实验”原理可获得高纯镍。如图所示的石英玻璃封管中充有CO气体，则高纯镍粉在封管的__温度区域端生成(填“323K”或“473K”)。

（6）实验中加入11.50gHCOOH，C装置质量减轻2.95g设杂质不参加反应 ，E装置中盛有PdCl₂溶液100mL，则PdCl₂溶液的物质的量浓度至少为__mol•L^-1(填实验现象再加热C装置)。

Answer

HCOOHH2O+CO↑ ③ CO及Ni(CO)4与装置中空气混合在加热条件下会发生爆炸 E装置中生成黑色沉淀 B 473K 0.50

【解析】

(1)装置A中甲酸与在浓硫酸的作用下生成CO和水；

(2)温度在50～80℃是更有利于Ni(CO)4的生成；

(3)CO 及 Ni(CO)4 与装置中空气混合在加热条件下会发生爆炸；

(4)Ni(CO)4沸点 43℃，Fe(CO)5沸点 103℃；

(5)323K是49.85℃，473K是199.85℃，根据方程式Ni(CO)4 (g)Ni(s)+4CO(g)可知180～200℃时生成Ni单质；

(6)n(HCOOH)==0.25mol，则生成的n(CO)=0.25mol，C装置中发生Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)，则C管减轻的质量即反应的Ni的质量，则反应n(Ni)==0.05mol，则消耗n(CO)=0.2mol，所以PdCl2 溶液至少要吸收CO的物质的量为0.25mol-0.2mol=0.05mol，根据方程式CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd↓(黑色)+2HCl可得。

(1)装置A中甲酸与在浓硫酸的作用下生成CO和水，反应方程式为HCOOHH2O+CO↑；

(2)温度在50～80℃时更有利于Ni(CO)4的生成，为了更好的控制温度，且可避免温度过高，可选用水浴加热，所以选用③装置；

(3)CO 及 Ni(CO)4 与装置中空气混合在加热条件下会发生爆炸，所以要先观察到E装置中生成黑色沉淀，再加热C装置；

(4)Ni(CO)4沸点 43℃，Fe(CO)5沸点 103℃，可采用蒸馏的方法进行提纯，故答案为B；

(5)323K是49.85℃，473K是199.85℃，根据方程式Ni(CO)4 (g)Ni(s)+4CO(g)可知180～200℃时生成Ni单质，所以高纯镍粉在封管的473K温度区域端生成；

(6)n(HCOOH)==0.25mol，则生成的n(CO)=0.25mol，C装置中发生Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)，则C管减轻的质量即反应的Ni的质量，则反应n(Ni)==0.05mol，则消耗n(CO)=0.2mol，所以PdCl2 溶液至少要吸收CO的物质的量为0.25mol-0.2mol=0.05mol，根据方程式CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd↓(黑色)+2HCl可知所需n(PdCl2)=0.05mol，所以其浓度至少为=0.5mol/L。