Question

碳和氮的化合物與人類生產、生活密切相關。

（1）在一恒溫、恒容密閉容器中發生反應： Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)，H<0。利用該反應可以將粗鎳轉化為純度達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的轉化率，Ni的轉化率降低

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

（2）CO與鎳反應會造成鎳催化劑中毒。為防止鎳催化劑中毒，工業上常用SO2將CO氧化，二氧化硫轉化為單質硫。

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

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和二氧化碳。圖28（3）是四種金屬氧化物（Cr2O3、SnO2、PbO2、Cu2O)被一氧化碳還原時與溫度（t）的關系曲線圖。

700oC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，若反應方程式系數為最簡整數比，該反應的平衡常數(K)數值等于 ?????????? 。

（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理如上圖28（4）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

【答案】

（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】

試題分析：（1）Ni為固體，增加Ni的量，平衡不移動， CO的轉化率和Ni的轉化率不變，錯誤；B、?H不受壓強的影響，所以縮小容器容積，?H不變，錯誤；C、反應達到平衡后，充入CO，容器的壓強增大，有利于平衡向正反應方向移動，所以再次達到平衡時，CO的體積分數降低，正確；D、因為沒有指明是正反應速率還是逆反應速率，所以當4v[Ni(CO)4]=v(CO)不能說明反應是否平衡，錯誤。

（2）根據蓋斯定律，已知的3個反應與要求的反應分別對比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℃時，Cr2O3反應的最大，說明CO的轉化率最小，因此最難被還原的金屬氧化物是Cr2O3；根據曲線可知700℃時，Cr2O3反應的=4，則c(CO)/c(CO2)=104，根據CO還原Cr2O3的化學方程式：3CO+Cr2O33CO2+2Cr可知平衡常數K=c3(CO2)/c3(CO)= 10－12?

（4）NO2在負極上失去電子生成的氧化物為N2O5，所以電極反應式為NO2＋NO3－－e－＝N2O5 ；該燃料電池的總反應為：4NO2+O2 = 2N2O5，收集N2O5共20mol，則消耗O2為10mol，在標準狀況下的體積為224L。

考點：本題考查化學平衡移動、蓋斯定律、平衡常數的計算、燃料電池。