Question

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）

50-80℃

180-200℃

Ni（CO）₄（g），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(duì)該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是

 

（填字母編號(hào)）．

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)4v[Ni（CO）₄]=v（CO）時(shí)或容器中混合氣體密度不變時(shí)，都可說(shuō)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）+

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(shí)lg

c(CO)

c(C O   2 )

與溫度（t）的關(guān)系曲線圖．
700℃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(jiǎn)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，其原理如圖2所示．該電池在使用過(guò)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

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）A．因Ni是固體，改變用量對(duì)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率無(wú)影響；
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；
C．根據(jù)外界條件和該反應(yīng)本身的特點(diǎn)進(jìn)行分析；
D．根據(jù)不同物質(zhì)的速率關(guān)系判斷可逆反應(yīng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)一正一逆，速率之比等于系數(shù)比；
（2）分析目標(biāo)反應(yīng)和已知反應(yīng)，運(yùn)用蓋斯定律即可求得目標(biāo)反應(yīng)的△H；
（3）700℃時(shí)，K越小，說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的程度小，金屬氧化物越難被還原，由Cr₂O₃對(duì)應(yīng)的lg

c(CO)

c(C O   2 )

得

c(CO2)

c(CO)

，結(jié)合Cr₂O₃與CO反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)式和電池反應(yīng)式，根據(jù)電池總反應(yīng)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(duì)平衡無(wú)影響，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變；故A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(shū)寫(xiě)方式有關(guān)；故B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；故C正確．
D．速率關(guān)系未說(shuō)明正、逆，不能判斷是否已達(dá)平衡；因該反應(yīng)氣體質(zhì)量增加而容積不變，所以混合氣體密度是一個(gè)變量，當(dāng)不變時(shí)說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡．故D錯(cuò)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(yùn)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(shí)，lg

c(CO)

c(C O   2 )

越大則K越小，說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的程度小，金屬氧化物越難被還原，此時(shí)Cr₂O₃對(duì)應(yīng)
的lg

c(CO)

c(C O   2 )

=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+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(yīng)式為O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一極為負(fù)極，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．
故答案為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；  224．

點(diǎn)評(píng)：本題以碳和氮的化合物為載體考查化學(xué)平衡、熱化學(xué)方程式及電化學(xué)的相關(guān)知識(shí)，綜合性較強(qiáng)．