题目

题型：不详难度：来源：

(15分)碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应： Ni(s)+4CO(g)  Ni(CO)₄(g)，H<0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99．9％的高纯镍。对该反应的说法正确的是           
(填字母编号)。

A．增加Ni的量可提高CO的转化率，Ni的转化率降低

B．缩小容器容积，平衡右移，H减小

C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时，CO的体积分数降低

D．当4vNi(CO)4=v(CO)时或容器中混合气体密度不变时，都可说明反应已达化学平衡状态

（2）CO与镍反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO₂将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫。
已知：C(s)+O₂(g)==CO(g)  H= -Q₁ kJ·mol^-1
C(s)+ O₂(g)==CO₂(g)   H= -Q₂ kJ·mol^-1
S(s)+O₂(g)==SO₂(g)    H= -Q₃ KJ·mol^-1
则SO₂(g)+2CO(g)==S(s)+2CO₂(g)  H=         kJ·mol^-1。
（3）金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。图（1）是四种金属氧化物（Cr₂O₃、SnO₂、PbO₂、Cu₂O)被一氧化碳还原时与温度（t）的关系曲线图。
700^oC时，其中最难被还原的金属氧化物是         (填化学式)，用一氧化碳还原该金属氧化物时，若反应方程式系数为最简整数比，该反应的平衡常数(K)数值等于             。

（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如上图（2）所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为              。
若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为       L。

答案

（15分）
（1）C （3分）
（2）－(2Q₂－2Q₁－Q₃) kJ·mol^－1或（2Q₁－2Q₂＋Q₃）kJ·mol^－1  （3分）
（3）Cr₂O₃   （3分）  10^－12 （2分）
（4）NO₂＋NO₃^－－e^－＝N₂O₅ （2分）  224（2分）

解析

试题分析：（1）A、Ni是固体，浓度为常数，改变用量对平衡无影响，反应物的转化率不变，错误；B、一定温度下给定的化学方程式的△H不会随着平衡移动而改变，只与方程式的书写方式有关，错误；C、因外界条件为恒温恒容、Ni是固体且正反应为气体体积缩小的反应，所以反应达到平衡后充入CO，相当于在恒温恒压条件下达平衡后又加压，平衡右移，CO的转化率提高，平衡后其体积分数降低，正确；D、速率关系未说明正、逆，不能判断是否已达平衡，错误。
（2）已知的三个反应分别用①②③表示，运用盖斯定律可得，SO₂（g）+2CO（g）═S（s）+2CO₂（g）可由—①×2+②×2-③得到，则△H=-（2Q₂-2Q₁-Q₃） kJ•mol^-1或（2Q₁-2Q₂+Q₃）kJ•mol^-1
（3）700℃时，越大则K越小，说明反应进行的程度小，金属氧化物越难被还原，根据图像，Cr₂O₃对应的最大，所以Cr₂O₃最难被还原；此时Cr₂O₃对应的=4，得c(CO₂)/c(CO)=10^-4，结合Cr₂O₃与CO反应的化学方程式Cr₂O₃+3CO2Cr+3CO₂，可得K="[" c(CO₂)/c(CO)]³=10^-12。
（4）石墨I电极上通入NO₂，为负极，发生的电极反应为：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；根据电池总反应4NO₂+O₂=2N₂O₅，收集到20molN₂O₅需消耗O₂为10mol，标准状况下体积为224L。