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）

50-80℃

180-200℃

Ni（CO）₄（g），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）+

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
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1是四种金属氧化物（Cr₂O₃、SnO₂、PbO₂、Cu₂O）被一氧化碳还原时lg

c(CO)

c(C O   2 )

与温度（t）的关系曲线图．
700℃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 1

考点：化学平衡的影响因素,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）A．因Ni是固体，改变用量对反应物的转化率无影响；
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；
C．根据外界条件和该反应本身的特点进行分析；
D．根据不同物质的速率关系判断可逆反应时，应当一正一逆，速率之比等于系数比；
（2）分析目标反应和已知反应，运用盖斯定律即可求得目标反应的△H；
（3）700℃时，K越小，说明反应进行的程度小，金属氧化物越难被还原，由Cr₂O₃对应的lg

c(CO)

c(C O   2 )

得

c(CO2)

c(CO)

，结合Cr₂O₃与CO反应的化学方程式可得K；
（4）据题意，根据通入气体判断两极，电极反应式和电池反应式，根据电池总反应4NO₂+O₂=2N₂O₅，求出消耗O₂的量．

解答： 解：（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；故A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；故B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；故C正确．
D．速率关系未说明正、逆，不能判断是否已达平衡；因该反应气体质量增加而容积不变，所以混合气体密度是一个变量，当不变时说明反应达平衡．故D错误．
故答案为：C；
（2）根据已知：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
则运用盖斯定律，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
故答案为：-（2Q₂-2Q₁-Q₃） kJ?mol^-1或（2Q₁-2Q₂+Q₃）kJ?mol^-1；
（3）700℃时，lg

c(CO)

c(C O   2 )

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，此时Cr₂O₃对应
的lg

c(CO)

c(C O   2 )

=4，得

c(CO2)

c(CO)

=10^-4，结合Cr₂O₃与CO反应的化学方程式Cr₂O₃+3CO

△   .

2Cr+3CO₂，可得K=[

c(CO2)

c(CO)

]³=10^-12．
故答案为：Cr₂O₃；10^-12；
（4）据题意，通O₂一极为正极，电极反应式为O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一极为负极，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．
故答案为：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；  224．

点评：本题以碳和氮的化合物为载体考查化学平衡、热化学方程式及电化学的相关知识，综合性较强．