Question

高纯镍常用作加成反应的催化剂，制取原理：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)₄(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：Fc(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，必须先观察到__________________（填实验现象）才加热C装置，原因是__________________。

（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.过滤    C.蒸馏    D.蒸发浓缩、冷却结晶

（5）利用“封管实验“原理也可冶炼高纯镍。如图所示的石英玻璃封管中充有CO气体，则不纯的镍(Ni)粉应放置在封管的__________________温度区域端（填“323K”、“473K”)

（6）实验中加入6.90gHCOOH，C装置质量减轻1.18g(设杂质不参加反应，）E装置中盛有PdCl₂溶液200mL.则PdCl₂溶液的物质的量浓度至少为__________________mol••L^-1。

Answer

HCOOHH2O+CO↑ ② E装置中产生黑色沉淀 防止CO及Ni(CO)4与装置中空气混合在加热条件下爆炸 C 323K 0.35

【解析】

利用HCOOH和浓硫酸制备CO，装置B中的浓硫酸用于干燥，由于Ni和CO在50～80℃发生反应生成Ni(CO)4，采用水浴加热的方式，Ni(CO)4的沸点较低，得到是气体，通过冷凝的方法在装置D中收集得到产品，最后利用PdCl2检验CO。

(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℃是更有利于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②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，故选C；

(5)323K是49.85℃，73K是199.85℃，根据方程式Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(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，不纯的镍粉在封管的323K温度区域端反应；

(6)n(HCOOH)=，则生成的n(CO)=0.15mol，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)=，则消耗n(CO)=0.08mol，所以PdCl2溶液至少要吸收CO的物质的量为0.15mol−0.08mol=0.07mol，根据方程式CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd↓(黑色)+2HCl可知所需n(PdCl2)=0.07mol，所以其浓度至少为。