Question

碳及其許多化合物在工農業(yè)生產和生活中有重要的作用．
（1）①依據原電池的構成原理，下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是

 

（填序號）．
A．C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H2（g）△H＞0
B．Na₂CO₃（aq）+2HCl（aq）═2NaCl（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）△H＜0
C．2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g）△H＞0
D．CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜0
②在一定條件下CO₂和H₂反應生成的乙醇可作為燃料電池的燃料，已知乙醇燃料電池使用的電解質溶液是KOH溶液，該電池負極的電極反應式為

 

，每消耗23g乙醇理論上轉移的電子的物質的量為

 

mol
（2）以CO₂與NH₃為原料可合成化肥尿素[化學式為CO（NH₂）₂]．已知：
①2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂ NH₄（s）△H=-l59.5kJ?mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.5kJ?mol^-1
③H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ?mol^-1
寫出CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學反應方程式為

 

（3）用活性炭還原法處理氮氧化物．向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應：
C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂ （g）△H＜0
在t₁℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下：

時間（min） 濃度（mol?L-1）	0	5	10	15	20	25
NO	1.00	0.60	0.40	0.40	0.52	0.52
N2	0	0.20	0.30	0.30	0.39	0.39
CO2	0	0.20	0.30	0.30	0.39	0.39

（1）該反應的平衡常數K=

 

（保留兩位小數）．0～5min時間內平均υ（NO）=

 

 mol?L^-1?
min^-1
（2）15min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據上表中的數據判斷改變的條件可能是

 

．（寫出一種方法即可）
（3）若t₂℃，反應重新達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為3：2：2，則該反應的t₁

 

t₂（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理,化學平衡常數的含義,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①常溫下屬于氧化還原反應的放熱反應，可設計為原電池，存在元素化合價變化的反應為氧化還原反應；
②原電池的負極發(fā)生氧化反應，乙醇燃料電池中，乙醇被氧化，所以負極為乙醇在堿性溶液中失去電子生成碳酸根離子；
（2）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式；
（3）①分析圖表數據結合反應特征，利用平衡濃度計算得到平衡常數；
②依據圖表數據分析，結合平衡濃度計算平衡常數和濃度變化分析判斷；
③平衡改變條件分數移動，依據平衡移動原理分析判斷．

解答： 解：（1）①A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0，為氧化還原反應，但為吸熱反應，不能設計為原電池，故A錯誤；
B．Na₂CO₃（aq）+2HCl（aq）═2NaCl（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）△H＜0，不屬于氧化還原反應，不能設計為原電池，故B錯誤；
C．2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g）△H＞0，屬于氧化還原反應，但為吸熱熱反應，不能設計為原電池，故C錯誤；
D、CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜0，是氧化還原反應，反應放熱，能自發(fā)進行可以設計為原電池，故D正確；
故答案為：D；
②在乙醇燃料電池中，負極上是燃料乙醇發(fā)生失電子的氧化反應，在堿性環(huán)境下的電極反應為：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，每消耗23g乙醇物質的量=

23g

46g/mol

=0.5mol，理論上轉移的電子的物質的量=0.5mol×12=6mol；
故答案為：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；6；
（2）①2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂ NH₄（s）△H=-l59.5kJ?mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.5kJ?mol^-1
③H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ?mol^-1
依據熱化學方程式和蓋斯定律計算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學反應方程式為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol；
（3））①依據圖表數據分析得到平衡狀態(tài)各物質的平衡濃度，結合平衡常數概念計算，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），平衡濃度c（N₂）=0.39mol/L；c（CO₂）=0.39mol/L；c（NO）=0.52mol/L；反應的平衡常數K=

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

=

0.39×0.39

0.522

=0.56；0～5min時間內平均υ（NO）=

1.0mol/L-0.60mol/L

5min

=0.08mol/L?min；
故答案為：0.56；0.08；
②15min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），依據圖表數據分析，平衡狀態(tài)物質濃度增大，平衡常數隨溫度變化，平衡常數不變說明改變的條件一定不是溫度；依據數據分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以可能是減小溶液體積，加入一定量一氧化氮或通入等體積氮氣和二氧化碳；
故答案為：減小溶液體積，加入一定量一氧化氮或通入等體積氮氣和二氧化碳；
；
③逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，若溫度至T₂℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比從為3：2：2，氮氣和二氧化碳難度之比始終為1：1，所以3：2＞0.52：0.39=52：39，說明平衡向逆反應方向移動，t₁＜t₂；
故答案為：＜．

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，化學平衡的影響因素分析化學平衡移動原理的應用，平衡常數計算判斷，題目難度中等．