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。
700^oC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

（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。