Question

碳和氮的化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關．
（1）在一恒溫、恒容密閉容器中發(fā)生反應：Ni（s）+4CO（g）

50-80℃

180-200℃

Ni（CO）₄（g），利用該反應可以將粗鎳轉(zhuǎn)化為純度達99.9%的高純鎳．對該反應的說法正確的是

 

（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．反應達到平衡后，充入CO再次達到平衡時，CO的體積分數(shù)降低
D．當4v[Ni（CO）₄]=v（CO）時或容器中混合氣體密度不變時，都可說明反應已達化學平衡狀態(tài)
（2）CO與鎳反應會造成鎳催化劑中毒．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）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-Q₁kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-Q₂kJ?mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-Q₃kJ?mol^-1
則SO₂（g）+2CO（g）═S（s）+2CO₂（g）△H=

 

（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lg

c(CO)

c(C O   2 )

與溫度（t）的關系曲線圖．
700℃時，其中最難被還原的金屬氧化物是

 

（填化學式），用一氧化碳還原該金屬氧化物時，若反應方程式系數(shù)為最簡整數(shù)比，該反應的平衡常數(shù)（K）數(shù)值等于

 

．
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料電池，其原理如圖2所示．該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y，其電極反應式為

 

．若該燃料電池使用一段時間后，共收集到20mol Y，則理論上需要消耗標準狀況下氧氣的體積為

 

L．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學電源新型電池

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）A．因Ni是固體，改變用量對反應物的轉(zhuǎn)化率無影響；
B．一定溫度下給定的化學方程式的△H不會隨著平衡移動而改變；
C．根據(jù)外界條件和該反應本身的特點進行分析；
D．根據(jù)不同物質(zhì)的速率關系判斷可逆反應時，應當一正一逆，速率之比等于系數(shù)比；
（2）分析目標反應和已知反應，運用蓋斯定律即可求得目標反應的△H；
（3）700℃時，K越小，說明反應進行的程度小，金屬氧化物越難被還原，由Cr₂O₃對應的lg

c(CO)

c(C O   2 )

得

c(CO2)

c(CO)

，結合Cr₂O₃與CO反應的化學方程式可得K；
（4）據(jù)題意，根據(jù)通入氣體判斷兩極，電極反應式和電池反應式，根據(jù)電池總反應4NO₂+O₂=2N₂O₅，求出消耗O₂的量．

解答： 解：（1）A．Ni是固體，濃度為常數(shù)，改變用量對平衡無影響，反應物的轉(zhuǎn)化率不變；故A錯誤．
B．一定溫度下給定的化學方程式的△H不會隨著平衡移動而改變，只與方程式的書寫方式有關；故B錯誤．
C．因外界條件為恒溫恒容、Ni是固體且正反應為氣體體積縮小的反應，所以反應達到平衡后充入CO，相當于在恒溫恒壓條件下達平衡后又加壓，平衡右移，CO的轉(zhuǎn)化率提高，平衡后其體積分數(shù)降低；故C正確．
D．速率關系未說明正、逆，不能判斷是否已達平衡；因該反應氣體質(zhì)量增加而容積不變，所以混合氣體密度是一個變量，當不變時說明反應達平衡．故D錯誤．
故答案為：C；
（2）根據(jù)已知：C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-Q₁kJ?mol^-1---------①
          C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-Q₂kJ?mol^-1--------②
          S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-Q₃kJ?mol^-1---------③
則運用蓋斯定律，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
故答案為：-（2Q₂-2Q₁-Q₃） kJ?mol^-1或（2Q₁-2Q₂+Q₃）kJ?mol^-1；
（3）700℃時，lg

c(CO)

c(C O   2 )

越大則K越小，說明反應進行的程度小，金屬氧化物越難被還原，此時Cr₂O₃對應
的lg

c(CO)

c(C O   2 )

=4，得

c(CO2)

c(CO)

=10^-4，結合Cr₂O₃與CO反應的化學方程式Cr₂O₃+3CO

△   .

2Cr+3CO₂，可得K=[

c(CO2)

c(CO)

]³=10^-12．
故答案為：Cr₂O₃；10^-12；
（4）據(jù)題意，通O₂一極為正極，電極反應式為O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一極為負極，電極反應為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，根據(jù)電池總反應4NO₂+O₂=2N₂O₅，收集到20molN₂O₅需消耗O₂為10mol，標準狀況下體積為224L．
故答案為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；  224．

點評：本題以碳和氮的化合物為載體考查化學平衡、熱化學方程式及電化學的相關知識，綜合性較強．