Question

（15分）、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)Ni(CO)₄(g)，ΔH＜0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。下列说法正确的是       （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，ΔH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_正[Ni(CO)₄]= v_正(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与镍反应会造成含镍催化剂的中毒。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：CO (g)＋1/2O₂(g)＝CO₂(g)       ΔH＝－Q₁ kJ·mol^-1

S(s)＋O₂(g)＝SO₂(g)         ΔH＝－Q₂ kJ·mol^-1

则SO₂(g)＋2CO (g)＝S(s)＋2CO₂(g)      ΔH＝                      。

（3）对于反应：2NO（g）+O₂2NO₂(g)，向某容器中充入10mol的NO和10mol的O₂，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线（如图）。

①比较P₁、P₂的大小关系：________________。

②700℃时，在压强为P₂时，假设容器为1L，则在该条件平衡常数的数值为______（最简分数形式）

（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如图所示。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）C （2分） （2）(Q2－2Q1) kJ·mol－1 （3分）

（3）P2＞P1 （2分） 1/144 （3分）

（4）NO2＋NO3－－e－＝N2O5 （3分） 224 （2分）

【解析】

试题分析：（1）A．镍是固体，增加Ni的量不能提高CO的转化率，A错误；B．缩小容器容积，压强增大，平衡右移，但反应热ΔH不变，B错误；C．反应达到平衡后，充入CO相当于增大压强，平衡向正反应方向进行，则再次达到平衡时，CO的体积分数降低，C正确；D．4v正[Ni(CO)4]＝v正(CO)均表示正反应方向，不能说明反应达到平衡状态。密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中容积不变，但气体的质量变化，所以容器中混合气体密度不变时,可说明反应已达化学平衡状态，D错误，答案选C。

（2）已知：①CO (g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) ΔH＝－Q1 kJ·mol-1，②S(s)＋O2(g)＝SO2(g) ΔH＝－Q2 kJ·mol-1，则根据盖斯定律可知①×2—②即可得到SO2(g)＋2CO (g)＝S(s)＋2CO2(g)的反应热ΔH＝(Q2－2Q1) kJ·mol－1。

（3）①正方应是体积减小的可逆反应，增大压强平衡向正反应方向减小，NO转化率增大。根据图像可知在温度相等的条件下，压强P2表示的曲线中NO转化率大，所以P1＜P2。

②700℃时，在压强为P2时，NO转化率为0.2，即消耗的NO是2mol，氧气是1mol，生成NO2是2mol，剩余NO和氧气是8mol、9mol。由于容器为1L，则根据化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值可知在该条件平衡常数的数值为。

（4）石墨I电极通入的是NO2，所以该电极是负极，NO2失去电子转化为N2O5，电极反应式为NO2＋NO3－－e－＝N2O5。若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol N2O5，转移40mol电子，则根据电子得失守恒可知消耗氧气是10mol，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为224L。

考点：考查外界条件对平衡状态影响、平衡状态计算、盖斯定律以及电化学原理的应用