Question

(15分)碳和氮的化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。
（1）在一恒溫、恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)： Ni(s)+4CO(g)  Ni(CO)₄(g)，H<0。利用該反應(yīng)可以將粗鎳轉(zhuǎn)化為純度達(dá)99．9％的高純鎳。對該反應(yīng)的說法正確的是           
(填字母編號)。

A．增加Ni的量可提高CO的轉(zhuǎn)化率，Ni的轉(zhuǎn)化率降低

B．縮小容器容積，平衡右移，H減小

C．反應(yīng)達(dá)到平衡后，充入CO再次達(dá)到平衡時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)降低

D．當(dāng)4vNi(CO)4=v(CO)時(shí)或容器中混合氣體密度不變時(shí)，都可說明反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)

（2）CO與鎳反應(yīng)會(huì)造成鎳催化劑中毒。為防止鎳催化劑中毒，工業(yè)上常用SO₂將CO氧化，二氧化硫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)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
則SO₂(g)+2CO(g)==S(s)+2CO₂(g)  H=         kJ·mol^-1。
（3）金屬氧化物可被一氧化碳還原生成金屬單質(zhì)和二氧化碳。圖（1）是四種金屬氧化物（Cr₂O₃、SnO₂、PbO₂、Cu₂O)被一氧化碳還原時(shí)與溫度（t）的關(guān)系曲線圖。
700^oC時(shí)，其中最難被還原的金屬氧化物是         (填化學(xué)式)，用一氧化碳還原該金屬氧化物時(shí)，若反應(yīng)方程式系數(shù)為最簡整數(shù)比，該反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)數(shù)值等于             。

（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料電池，其原理如上圖（2）所示。該電池在使用過程中石墨I(xiàn)電極上生成氧化物Y，其電極反應(yīng)式為              。
若該燃料電池使用一段時(shí)間后，共收集到20mol Y，則理論上需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為       L。

Answer 1

（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）

試題分析：（1）A、Ni是固體，濃度為常數(shù)，改變用量對平衡無影響，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變，錯(cuò)誤；B、一定溫度下給定的化學(xué)方程式的△H不會(huì)隨著平衡移動(dòng)而改變，只與方程式的書寫方式有關(guān)，錯(cuò)誤；C、因外界條件為恒溫恒容、Ni是固體且正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，所以反應(yīng)達(dá)到平衡后充入CO，相當(dāng)于在恒溫恒壓條件下達(dá)平衡后又加壓，平衡右移，CO的轉(zhuǎn)化率提高，平衡后其體積分?jǐn)?shù)降低，正確；D、速率關(guān)系未說明正、逆，不能判斷是否已達(dá)平衡，錯(cuò)誤。
（2）已知的三個(gè)反應(yīng)分別用①②③表示，運(yùn)用蓋斯定律可得，SO₂（g）+2CO（g）═S（s）+2CO₂（g）可由—①×2+②×2-③得到，則△H=-（2Q₂-2Q₁-Q₃） kJ?mol^-1或（2Q₁-2Q₂+Q₃）kJ?mol^-1
（3）700℃時(shí)，越大則K越小，說明反應(yīng)進(jìn)行的程度小，金屬氧化物越難被還原，根據(jù)圖像，Cr₂O₃對應(yīng)的最大，所以Cr₂O₃最難被還原；此時(shí)Cr₂O₃對應(yīng)的=4，得c(CO₂)/c(CO)=10^-4，結(jié)合Cr₂O₃與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式Cr₂O₃+3CO2Cr+3CO₂，可得K="[" c(CO₂)/c(CO)]³=10^-12。
（4）石墨I(xiàn)電極上通入NO₂，為負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；根據(jù)電池總反應(yīng)4NO₂+O₂=2N₂O₅，收集到20molN₂O₅需消耗O₂為10mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為224L。