Question

(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。

Answer

（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。

考点：本题考查化学平衡、盖斯定律、图像的分析、原电池原理及计算。