Question

【題目】碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的新的生活方式．

(1)將CO2與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等．

①已知：Fe2O3(s)+3C(石墨)＝2Fe(s)+3CO(g) △H1＝+489.0kJ/mol

C(石墨)+CO2(g)＝2CO(g) △H2＝+172.5kJ/mol

則CO還原Fe2O3的熱化學(xué)方程式為____；

②氯化鈀(PdCl2)溶液常被應(yīng)用于檢測空氣中微量CO．PdCl2被還原成單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；

(2)將兩個石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入C3H8和O2構(gòu)成丙烷燃料電池．

①負極電極反應(yīng)式是：_____；

②某同學(xué)利用丙烷燃料電池設(shè)計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置(如圖所示)，通電后，溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀，且較長時間不變色．下列說法中正確的是_____(填序號)

A．電源中的a一定為正極，b一定為負極 B．可以用NaCl溶液作為電解液

C．A、B兩端都必須用鐵作電極 D．陰極發(fā)生的反應(yīng)是：2H++2e-＝H2↑

(3)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

①該反應(yīng)的正反應(yīng)為_____(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)；

②實驗2中，平衡常數(shù)K＝_____；

③實驗3跟實驗2相比，改變的條件可能是_____(答一種情況即可)；

(4)將2.4g碳在足量氧氣中燃燒，所得氣體通入100mL 3.0mol/L的氫氧化鈉溶液中，完全吸收后，溶液中所含離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序_____．

Answer 1

【答案】Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g) △H＝-28.5kJ/mol PdCl2+CO+H2O＝Pd+CO2+2HCl C3H8 +26OH-﹣20e-＝3+17H2O ABD 放熱 16 使用了催化劑或增大了壓強 c(Na+)＞c()＞c()＞c(OH-)＞c(H+)

【解析】

(1)①根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)并進行相應(yīng)的加減，據(jù)此計算；②根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；

(2)①根據(jù)負極電極反應(yīng)式＝總反應(yīng)方程式﹣正極的電極反應(yīng)式來解答；

(3)①比較第二組的第一組反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率大小以及溫度對化學(xué)平衡和轉(zhuǎn)化率的影響來判斷；

②首先利用三段式計算出平衡時各物質(zhì)的濃度，根據(jù)K=計算；

③實驗3跟實驗2相比，溫度相同，濃度相同，但實驗3達到平衡所用時間少，反應(yīng)速率更大，但平衡狀態(tài)沒有發(fā)生移動；

(4)2.4g碳是0.2mol，燃燒生成0.2molCO2，與0.3molNaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO2+3NaOH＝NaHCO3+Na2CO3+H2O，生成0.1molNa2CO3、0.1molNaHCO3，在含等物質(zhì)的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶液中，碳酸根離子水解大于碳酸氫根離子的水解，水解使溶液顯堿性，以此來解答。

(1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)＝2Fe(s)+3CO(g)△H1＝+489.0kJ/mol ①

C(石墨)+CO2(g)＝2CO(g)△H2＝+172.5kJ/mol ②

由①﹣②×3，得到熱化學(xué)方程式：Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g)△H＝﹣28.5kJ/mol，故答案為：Fe2O3(s)+3CO(g)＝2Fe(s)+3CO2(g)△H＝﹣28.5kJ/mol，

②氧化還原反應(yīng)規(guī)律，CO與PdCl2溶液反應(yīng)，PdCl2被還原成單質(zhì)，則CO被氧化成CO2，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，有水參與反應(yīng)同時生成氯化氫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：PdCl2+CO+H2O＝Pd+CO2+2HCl，故答案為：PdCl2+CO+H2O＝Pd+CO2+2HCl；

(2)C3H8和O2構(gòu)成丙烷燃料電池的總反應(yīng)：C3H8+5O2+6OH﹣＝3+7H2O，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：C3H8 +26OH﹣﹣20e﹣＝3+17H2O；故答案為：C3H8 +26OH﹣﹣20e﹣＝3+17H2O；

②A．因為生成的氫氣將裝置中原有氧氣溢出，所以氫氣從B端陰極析出，A電極則是鐵做陽極失去電子生成亞鐵離子，電源中的a與A相連，則a為正極，b與B相連，則b為負極，選項A正確；

B．電解池中陽極是鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，陰極是溶液中的氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電解質(zhì)溶液中的陰離子不會在陽極失電子，所以選用NaCl溶液不影響實驗，選項B正確；

C．陽極應(yīng)該用鐵電極，陰極可以是鐵也可以是其他惰性電極，選項C錯誤；

D．陰極氫離子放電，其電極反應(yīng)為2H++2e﹣＝H2↑，選項D正確；

答案選ABD；

(3)①實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為1.6mol4mol×100%＝40%，實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為0.4mol2mol×100%＝20%，則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)放熱，故答案為：放熱；

②

根據(jù)K= ==16，故答案為：16；

③實驗3跟實驗2相比，溫度相同，濃度相同，但實驗3達到平衡所用時間少，反應(yīng)速率更大，但平衡狀態(tài)沒有發(fā)生移動，應(yīng)是使用了催化劑，又由于反應(yīng)前后氣體體積不變，則增大了壓強，平衡也不移動，也可能為壓強的增大，故答案為：使用了催化劑或增大了壓強；

(4)2.4g碳是0.2mol，燃燒生成0.2molCO2，與0.3molNaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO2+3NaOH＝NaHCO3+Na2CO3+H2O，生成0.1molNa2CO3、0.1molNaHCO3，在含等物質(zhì)的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶液中，c(Na+)最大，碳酸根離子水解大于碳酸氫根離子的水解，則c()＞c()，水解使溶液顯堿性，則c(OH﹣)＞c(H+)，顯性離子大于隱性離子，所以c()＞c()＞c(OH﹣)＞c(H+)，即離子濃度大小為：c(Na+)＞c()＞c()＞c(OH﹣)＞c(H+)，故答案為：c(Na+)＞c()＞c()＞c(OH﹣)＞c(H+)。