Question

試運用所學知識，回答下列問題．
（1）根據(jù)下列反應的能量變化示意圖，計算2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=

 

．

（2）在體積為2L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3molH₂，一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0
測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線 如圖2所示：
①從反應開始到平衡，H₂O的平均反應速率v（H₂O）=

 

②下列措施中能使化學平衡向正反應方向移動的是

 

（填序號）．
A．升高溫度 B、將CH₃OH（g）及時液化移出 C．選擇高效催化劑D．再充入1molCO₂和4molH₂
（3）CO₂溶于水生成碳酸．巳知下列數(shù)據(jù)：

弱電解質(zhì)	H2CO3	NH3?H2O
電離平衡常數(shù)（25℃）	Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.61×10-1	Kb=1.77×10

現(xiàn)有常a下1mol?L^-1（NH₄）₂CO₃，溶液，己知NH₄⁺水解的平衡常數(shù)K_b=

Kw

Kb

，CO₃^2-第一步水解的平衡數(shù)K_b=

Kw

Ka2

．
①判斷該溶液呈

 

 （填“酸”“中”或“堿”）性，寫出該溶液中CO₃^2-發(fā)生笫-步水解的離子方程式

 

．
②下列粒子之間的關系式，其中正確的是

 

  （填序號）．
A．c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（NH₃?H₂0）
B．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+c（CO₃^2-）
C．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=1mol?L^-1
D．c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂0）=2c（CO₃^2-）+2c（HC0₃^-）+2c（H₂CO₃）
（4）據(jù)報道，科學家在實驗室己研制出在燃料電池的反應容器中，利用特殊電極材料以CO和O₂為原料做成電池，原理如圖3所示．通入CO的管口是

 

（填“c”或“d”），寫出該電極的電極反應式

 

．

Answer 1

考點：弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,反應熱和焓變,原電池和電解池的工作原理,物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：

分析：（1）據(jù)圖書寫C燃燒生成二氧化碳和C與二氧化碳反應生成CO的熱化學方程式，再利用蓋斯定律求得焓變；
（2）①根據(jù)v=

△c

△t

計算；②根據(jù)平衡移動原理解答，改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動；
（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極，確定正負極，然后根據(jù)燃料電池中燃料作還原劑，在負極失去電子發(fā)生還原反應．

解答： 解：（1）據(jù)圖可知①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol②C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5kJ/mol，據(jù)蓋斯定律①+②得：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol，故答案為：-221.0kJ/mol；
（2）①利用三段式解題法計算
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
開始（mol）：1        3           0        0
變化（mol）：0.75    2.25        0.75     0.75
平衡（mol）：0.25    0.75        0.75     0.75
從反應開始到平衡，H₂O的平均反應速率v（H₂O）=

0.75mol 2L

10min

=0.0375 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.0375 mol?L^-1?min^-1；
②A、因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，故A錯誤；
B、將CH₃OH（g）從體系中分離，平衡向正反應方法移動，故B正確；
C、催化劑不影響平衡移動，故C錯誤；
D、再充入1mol CO₂和4mol H₂，反應物濃度增大，平衡向正反應方向移動，故D正確；
故答案為：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．溶液中物料守恒，n（N）：n（C）=2：1，結合溶液中離子種類和守恒關系得到：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，氫氧根離子流向負極，則d為負極，e為正極，燃料電池中CO作還原劑，在負極發(fā)生反應，電極反應為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-+2HO．

點評：本題綜合性強、內(nèi)容跨度大，涉及蓋斯定律運用、化學反應速率計算、化學平衡移動、離子濃度大小比較、原電池反應等知識，考查了學生分析問題、解決問題的能力，題目難度較大．