Question

1．2-丁烯是一種重要的有機化工原料．回答下列問題：
（1）己知2一丁烯有順、反兩種同分異構體，可表示為順-C₄H₈、順-C₄H₈．一定條件下，它們分別發(fā)生加成反應的熱化學方程式為：

相同條件下，兩種氣體之間存在如下轉化：

該反應的反應熱為：△H=-6.2kJ/mol．下列敘述中能表明該反應已達到平衡狀態(tài)的是a （填序號）
a．順-C₄H₈的含量保待不變
b．混合氣體的平均摩爾質量保持不變
c．混合氣體中碳的質量分數保持不變
達到平衡后，若要進一步提高體系中反C₄H₈的含量，可采取的措施是降溫．
（2）2-丁烯與氫氣反應時，一般用鎳作催化劑，鎳具有優(yōu)良的物理和化學特性，是許多領域尤其是高科技產業(yè)的重要原料．
①羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應依次為：
Ⅰ．Ni（S）+4CO（g）$\stackrel{50℃}{?}$Ni（CO）₄（g）△H＜0；
Ⅱ．Ni（CO）₄（g）$\stackrel{230℃}{?}$Ni（S）+4CO（g），
則圖1中能反映出羰基法提純粗鎳過程中能量變化的是a．

②在一定條件下的2L密閉容器中制備Ni（CO）₄，粗鎳（純度98.5%，所含雜質不與CO反應）剩余質量和反應時間的關系如圖2所示．Ni（CO）₄在0～10min的平均反應速率為0.05mol/（L•min）．
③若反應Ⅱ達到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，重新達到平衡時b（填序號）
a．平衡常數K增大    b．CO的濃度減小    c．v_正[Ni（CO）₄]增大
④設計簡單實驗方案用羰基法提純粗鎳，將粗鎳粉末裝入玻璃管一端，抽真空后充入CO并封管，控制溫度在50℃，一段時間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳．

Answer 1

分析 （1）將方程式①-②得目標方程式，焓變進行相應的改變；
可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量、物質的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
若要進一步提高體系中反C₄H₈的含量可以采用降低溫度的方法；
（2）①反應I放出熱量，說明反應物總能量大于生成物總能量；反應II應該吸收熱量，則反應物總能量小于生成物總能量；
②隨反應進行，粗鎳減少的質量即為參加反應①消耗的鎳的質量，粗鎳的純度98.5%，1-10min內粗鎳質量減少100g-41g=59g；鎳的質量=59g×98.5%=58.115g在0～10min，生成Ni的物質的量=$\frac{（100-41）g×98.5%}{59g/mol}$=0.985mol，v=$\frac{\frac{n}{V}}{△t}$；
③若反應Ⅱ達到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，正逆反應速率都減小，平衡逆向移動；
④50℃Ni反應生成Ni（CO）₄，230℃時Ni（CO）₄分解生成Ni，通過改變溫度設計實驗．

解答 解：（1）將方程式①-②得目標方程式，△H=（-119.8kJ/mol）-（-112.7kJ/mol）=-62kJ/mol；
a．順-C₄H₈的含量保待不變時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故正確；
b．無論反應是否達到平衡狀態(tài)，混合氣體的平均摩爾質量始終保持不變，不能據此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
c．無論反應是否達到平衡狀態(tài)，混合氣體中碳的質量分數始終保持不變，不能據此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
故選a；
該反應的正反應是放熱反應，若要進一步提高體系中反C₄H₈的含量可以采用降低溫度的方法；
故答案為：-6.2kJ•mol^-1；a；降低溫度；
（2）①反應I放出熱量，說明反應物總能量大于生成物總能量；反應II應該吸收熱量，則反應物總能量小于生成物總能量，只有a符合，故選a；
②隨反應進行，粗鎳減少的質量即為參加反應①消耗的鎳的質量，粗鎳的純度98.5%，1-10min內粗鎳質量減少100g-41g=59g；鎳的質量=59g×98.5%=58.115g在0～10min，生成Ni的物質的量=$\frac{（100-41）g×98.5%}{59g/mol}$=0.985mol，故在0～10min，v[Ni（CO）₄]=$\frac{\frac{0.985mol}{2L}}{10min}$=0.985mol/（2L×10min）=0.05mol/（L•min）；
故答案為：0.05mol/（L•min）；
③若反應Ⅱ達到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，正逆反應速率都減小，平衡逆向移動，平衡常數減小、CO濃度減小、v_正[Ni（CO）₄]減小，故選b；
④50℃Ni反應生成Ni（CO）₄，230℃時Ni（CO）₄分解生成Ni，通過改變溫度設計實驗，實驗設計方案為控制溫度在50℃，一段時間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳，
故答案為：控制溫度在50℃，一段時間后在玻璃管的另一端加熱至230℃，即可在該端獲得純凈的鎳．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡移動影響因素、化學平衡狀態(tài)判斷等知識點，側重考查學生分析判斷、計算及知識靈活運用能力，難點是實驗方案設計，要根據兩個方程式差異性設計實驗，題目難度中等．