Question

碳和碳的化合物廣泛的存在于我們的生活中．
（1）根據(jù)下列反應(yīng)的能量變化示意圖，2C（s）+O₂（g）?2CO（g）△H=

 

．

（2）在體積為2L的密閉容器中，充人1mol CO₂和3mol H，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜O，測(cè)得CO₂（g）和CH₃OH（g）的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示：

①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到平衡，H₂O的平均反應(yīng)速率v（H₂O）=

 

．
②下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是

 

（填編號(hào)）．
A．升高溫度         B．將CH₃OH（g）及時(shí)液化移出
C．選擇高效催化劑    D．再充入1mol CO₂和4mol H₂
（3）CO₂溶于水生成碳酸．已知下列數(shù)據(jù)：

弱電解質(zhì)	H2CO3	NH3．H2O
電離平衡常數(shù)（ 25℃）	Ka1=4.30×10-7  Ka2=5.61×10-11	Kb=1.77×10-5

現(xiàn)有常溫下1mol?L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液，已知：NH₄⁺水解的平衡常數(shù)K_h=

Kw

Kb

，CO₃^2-第一步水解的平衡常數(shù)K_h=

Kw

Ka2

．
①判斷該溶液呈

 

（填“酸”、“中”、“堿”）性，寫(xiě)出該溶液中CO₃^2-發(fā)生第一步水解的離子方程式

 

．
②下列粒子之間的關(guān)系式，其中正確的是

 

．
A．c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（NH₃H₂O）
B．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+c（CO₃^2-）
C．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）=1mol^-1
D．c（NH₄⁺）+c（NH₃H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
（4）據(jù)報(bào)道，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室已研制出在燃料電池的反應(yīng)容器中，利用特殊電極材料以CO和O₂為原料做成電池．原理如圖所示：

通入CO的管口是

 

（填“c”或“d”），寫(xiě)出該電極的電極反應(yīng)式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,離子濃度大小的比較

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）先根據(jù)圖象寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式，然后根據(jù)蓋斯定律來(lái)解答；
（2）①根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

計(jì)算v（CH₃OH），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂O）；
②根據(jù)平衡移動(dòng)原理解答，改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、壓強(qiáng)或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)；
（3）①根據(jù)CO₃^2-第一步水解的平衡常數(shù)大于NH₄⁺水解的平衡常數(shù)可知溶液呈堿性；碳酸根離子分步水解，第一步水解水解生成氫氧根離子和碳酸氫根離子；
②根據(jù)電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子守恒分析；
（4）先根據(jù)原電池中陰離子流向負(fù)極，確定正負(fù)極，然后根據(jù)燃料電池中燃料作還原劑，在負(fù)極失去電子發(fā)生還原反應(yīng)；

解答： 解：由左圖得到：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5 kJ/mol ①
由右圖得到：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5 kJ/mol  ②
根據(jù)蓋斯定律，由①+②得：2C（s）+O₂（g）?2CO（g）△H=-221.0kJ/mol；
故答案為：-221.0kJ/mol；
（2）①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到平衡，v（CH₃OH）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol?L^-1?min^-1，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（H₂）=v（CH₃OH）=0.075mol?L^-1?min^-1；
故答案為：0.075mol?L^-1?min^-1；
②A．升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，而該反應(yīng)正反應(yīng)放熱，所以反應(yīng)逆向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．將CH₃OH（g）及時(shí)液化移出，生成物的濃度減少，平衡正向移動(dòng)，故B正確；
C．選擇高效催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率加快，但平衡不移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．再充入1mol CO₂和4mol H₂，反應(yīng)物濃度增大，平衡正向移動(dòng)，故D正確；
故選BD；
（3）①CO₃^2-第一步水解的平衡常數(shù)

KW

5.61×10 -11

大于NH₄⁺水解的平衡常數(shù)

KW

1.77×10 -5

大，可知溶液呈堿性；碳酸根離子分步水解，第一步水解水解生成氫氧根離子和碳酸氫根離子，其水解方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
故答案為：堿；CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
②A．溶液中銨根離子濃度大于碳酸根離子濃度，碳酸根離子水解程度大于銨根離子水解程度，所以溶液中離子濃度大小為：c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃?H₂O），故A錯(cuò)誤；
B．溶液中存在電荷守恒為：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-），故B錯(cuò)誤；
C．依據(jù)溶液中物料守恒得到：c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol?L^-1 ，故C正確；
D．依據(jù)溶液中物料守恒，n（N）：n（C）=2：1，結(jié)合溶液中離子種類(lèi)和守恒關(guān)系得到：c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正確；
故答案為：CD；
（4）由圖可知，氫氧根離子流向負(fù)極，則d為負(fù)極，e為正極，燃料電池中CO作還原劑，在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，電極反應(yīng)為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，所以通入CO的管口是d．
故答案為：d；CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題較為綜合，涉及蓋斯定律運(yùn)用、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)、離子濃度大小比較、原電池反應(yīng)等知識(shí)，考查了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力．