Question

11．元素鎳（Ni）在溶液中+3價(jià)極不穩(wěn)定，主要以Ni²⁺（綠色）、[Ni（NH₃）₆]²⁺（藍(lán)色）、[Ni（CN）₄]^2-（橙黃色）、[Ni（CN）₅]^3-（深紅色）等形式存在．Ni（OH）₂為難溶于水的淺綠色固體．
（1）Ni²⁺與Ag⁺化學(xué)性質(zhì)相似．在NiSO₄溶液中逐滴加入氨水直至過量，可觀察到的現(xiàn)象是綠色溶液變淺，同時(shí)有綠色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成藍(lán)色溶液．溶液中某離子濃度≤1.0×10^-5mol•L^-1可認(rèn)為沉淀完全．室溫下Ni（OH）₂飽和溶液的pH=9，則溶液中的Ni²⁺恰好沉淀完全時(shí)的pH＜9（填“＞”或“=”或“＜”）．
（2）鎳作為一種催化劑被廣泛用于有機(jī)合成反應(yīng)中，其制備原料是鎳鋁合金．通常用NaOH 濃液處理該合金可制得多孔結(jié)構(gòu)的鎳，制備過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑．
（3）[Ni（CN）₄]^2-和[Ni（CN）₅]^3-在溶液中可相互轉(zhuǎn)化．室溫下，某溶液中[Ni（CN）₄]^2-的轉(zhuǎn)化率（α）與平衡時(shí)c（CN^-）的關(guān)系如圖所示．
①用離子方程式表示[Ni（CN）₄]^2-在溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)[Ni（CN）₄]^2-+CN^-?[Ni（CN）₅]^3-．
②由圖可知平衡轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)，c（CN^-）=4amol•L^-1（用含a的代數(shù)式表示）．
③已知該反應(yīng)的△H＜0，升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小（選填“增大”或“減小”或“不變”）．
（4）NiO（OH）為難溶于水的黑色固體，但可溶于濃鹽酸并形成綠色溶液，其離子方程式為2NiO（OH）+6H⁺+2Cl^-═2Ni²⁺+Cl₂↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）Ni²⁺與Ag⁺化學(xué)性質(zhì)相似．在NiSO₄溶液中逐滴加入氨水，可形成NH₃配合物，Ni²⁺在溶液中是綠色，氨水是堿性，一開始形成Ni（OH）₂，是綠色沉淀，隨著氨水的加入，沉淀溶解，生成配合物，溶液變?yōu)樗{(lán)色，溶液中某離子濃度≤1.0×10^-5mol/L可認(rèn)為沉淀完全，室溫下Ni（OH）₂飽和溶液的pH=9，這是完全形成沉淀時(shí)的pH，據(jù)此分析；
（2）鎳鋁合金中存在Ni和Al，處理該合金制得多孔結(jié)構(gòu)的鎳，溶解鋁而不溶解Ni，可考慮用NaOH濃溶液處理，據(jù)此寫出離子方程式；
（3）①[Ni（CN）₄]^2-和[Ni（CN）₅]^3-在溶液中可相互轉(zhuǎn)化，是配位數(shù)發(fā)生改變，CN^-參與反應(yīng)，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
②溫度不變，則平衡常數(shù)不變，根據(jù)圖象，已知平衡時(shí)c（CN^-）=amol/L時(shí)，[Ni（CN）₄]^2-的轉(zhuǎn)化率為20%，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)，從而計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)，平衡時(shí)CN^-的濃度；
③反應(yīng)的△H＜0，表明反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)趨勢減小，據(jù)此分析化學(xué)平衡常數(shù)的變化；
（4）NiO（OH）為難溶于水的黑色固體，但可溶于濃鹽酸并形成綠色溶液，形成的是Ni²⁺，反應(yīng)過程中，Ni的化合價(jià)降低，整體發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)，則Cl^-被氧化生成Cl₂，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式．

解答 解：（1）Ni²⁺與Ag⁺化學(xué)性質(zhì)相似．在NiSO₄溶液中逐滴加入氨水，可形成NH₃配合物，Ni²⁺在溶液中是綠色，氨水是堿性，一開始形成Ni（OH）₂，是綠色沉淀，隨著氨水的加入，沉淀溶解，生成配合物，溶液變?yōu)樗{(lán)色，因此可觀察到的現(xiàn)象為綠色溶液變淺，同時(shí)有綠色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成藍(lán)色溶液，
溶液中某離子濃度≤1.0×10^-5mol/L可認(rèn)為沉淀完全，室溫下Ni（OH）₂飽和溶液的pH=9，是完全形成沉淀時(shí)的pH值，此時(shí)溶液中Ni²⁺的濃度是很小的，而剛形成沉淀時(shí)，顯然Ni²⁺的濃度不會這么小，因此剛形成沉淀時(shí)的pH值＜9，
故答案為：綠色溶液變淺，同時(shí)有綠色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成藍(lán)色溶液；＜；
（2）鎳鋁合金中存在Ni和Al，處理該合金制得多孔結(jié)構(gòu)的鎳，溶解鋁而不溶解Ni，可考慮用NaOH濃溶液處理，則反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑，
故答案為：NaOH；2Al+2OH^-+6H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3H₂↑；
（3）①[Ni（CN）₄]^2-和[Ni（CN）₅]^3-在溶液中可相互轉(zhuǎn)化，是配位數(shù)發(fā)生改變，CN^-參與反應(yīng)，則反應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)化的離子方程式為：[Ni（CN）₄]^2-+CN^-?[Ni（CN）₅]^3-，
故答案為：[Ni（CN）₄]^2-+CN^-?[Ni（CN）₅]^3-；
②溫度不變，則平衡常數(shù)不變，根據(jù)圖象，已知平衡時(shí)c（CN^-）=amol/L時(shí)，[Ni（CN）₄]^2-的轉(zhuǎn)化率為20%，則平衡時(shí)c（CN^-）=amol/L，設(shè)起始時(shí)[Ni（CN）₄]^2-的濃度為c₀mol/L，平衡時(shí)，c{[Ni（CN）₄]^2-}=c₀（1-α）mol/L，c{[Ni（CN）₅]^3-}=c₀αmol/L，所以反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=$\frac{c\{[Ni（CN）_{5}]^{3-}\}}{c（C{N}^{-}）c\{Ni（CN）_{4}]^{2-}\}}$=$\frac{{c}_{0}αmol/L}{{c}_{0}（1-α）mol/L×amol/L}$=$\frac{1}{4a}$L/mol，當(dāng)[Ni（CN）₄]^2-平衡轉(zhuǎn)化率α為50%時(shí)，則K=$\frac{αmol/L}{（1-α）mol/L×c（C{N}^{-}）}$=$\frac{1}{4a}L/mol$，可得平衡時(shí)c（CN^-）=4amol/L，
故答案為：4a；
③反應(yīng)的△H＜0，表明反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)趨勢減小，則反應(yīng)的平衡常數(shù)減小，
故答案為：減�。�
（4）NiO（OH）為難溶于水的黑色固體，但可溶于濃鹽酸并形成綠色溶液，形成的是Ni²⁺，反應(yīng)過程中，Ni的化合價(jià)降低，整體發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)，則Cl^-被氧化生成Cl₂，則反應(yīng)的離子方程式為：2NiO（OH）+6H⁺+2Cl^-═2Ni²⁺+Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：2NiO（OH）+6H⁺+2Cl^-═2Ni²⁺+Cl₂↑+4H₂O．

點(diǎn)評 本題主要考察化學(xué)原理部分知識，包含沉淀溶解配平，配合物的轉(zhuǎn)化，離子方程式的書寫與配平，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，化學(xué)平衡的移動，氧化還原反應(yīng)方程式的書寫與配平，對于（1）問，需知道銀氨溶液的配法，注意化學(xué)知識的遷移，是易錯點(diǎn)，整體難度中等．