Question

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4v[Ni(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 kJmol^-1
C(s)+ O₂(g)=CO₂(g)   H=-Q₂ kJmol^-1
S(s)+O₂(g)=SO₂(g)    H=-Q₃ kJmol^-1
则SO₂(g)+2CO(g)=S(s)+2CO₂(g)  H=          。
（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28（3）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28（4）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 1

（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 （3分）
（4）NO₂＋NO₃^－－e^－＝N₂O₅ （2分）   224 （3分）

解析试题分析：（1）Ni为固体，增加Ni的量，平衡不移动， CO的转化率和Ni的转化率不变，错误；B、?H不受压强的影响，所以缩小容器容积，?H不变，错误；C、反应达到平衡后，充入CO，容器的压强增大，有利于平衡向正反应方向移动，所以再次达到平衡时，CO的体积分数降低，正确；D、因为没有指明是正反应速率还是逆反应速率，所以当4v[Ni(CO)₄]=v(CO)不能说明反应是否平衡，错误。
（2）根据盖斯定律，已知的3个反应与要求的反应分别对比CO、CO₂和SO₂可得?H=—2?H₁+2?H₂—?H₃=－(2Q₂－2Q₁－Q₃) kJ·mol^－1或（2Q₁－2Q₂＋Q₃）kJ·mol^－1   
（3）700℃时，Cr₂O₃反应的最大，说明CO的转化率最小，因此最难被还原的金属氧化物是Cr₂O₃；根据曲线可知700℃时，Cr₂O₃反应的=4，则c(CO)/c(CO₂)=10⁴，根据CO还原Cr₂O₃的化学方程式：3CO+Cr₂O₃3CO₂+2Cr可知平衡常数K=c³(CO₂)/c³(CO)= 10^－12  
（4）NO₂在负极上失去电子生成的氧化物为N₂O₅，所以电极反应式为NO₂＋NO₃^－－e^－＝N₂O₅ ；该燃料电池的总反应为：4NO₂+O₂ = 2N₂O₅，收集N₂O₅共20mol，则消耗O₂为10mol，在标准状况下的体积为224L。
考点：本题考查化学平衡移动、盖斯定律、平衡常数的计算、燃料电池。