Question

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。

（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。

①已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝ +489.0 kJ/mol

C(石墨)＋CO₂(g)＝2CO(g)   ΔH₂＝+172.5 kJ/mol

则CO还原Fe₂O₃的热化学方程式为                                         ；

②氯化钯（PdCl₂）溶液常被应用于检测空气中微量CO。PdCl₂被还原成单质，反应的化学方程式为                                                 ；

（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入C₃H₈和O₂构成丙烷燃料电池。

①负极电极反应式是：                                             ；

②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是           （填序号）

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极

B．可以用NaCl溶液作为电解液

C．A、B两端都必须用铁作电极

D．阴极发生的反应是：2H⁺＋2e^－＝H₂↑

（3）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/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该反应的正反应为           （填“吸”或“放”）热反应；

②实验2中，平衡常数K＝           ；

③实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                 （答一种情况即可）；

（4）将2.4g碳在足量氧气中燃烧，所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中，完全吸收后，溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序                    。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）①Fe₂O₃(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO₂(g)   ΔH＝﹣28.5kJ/mol

②PdCl₂＋CO＋H₂O＝Pd＋CO₂＋2HCl

（2）①C₃H₈－20e^-＋26OH^-＝3CO₃^2-＋17H₂O     ②BD

（3）① 放热    ② K＝   ③ 使用了催化剂；加大了压强

（4）c(Na⁺)＞c(HCO₃^-)＞c(CO₃^2-)＞c(OH^-)＞c(H⁺)

【解析】

试题分析：（1）①将第一个方程式减去3倍的第二个方程式可得目标方程式，反应热作相应的变化的即可。

②Pd被还原，则CO被氧化为CO₂，根据原子守恒还应有H₂O参与反应，另一种产物为HCl。

（2）①电池原理是丙烷燃烧，生成的CO₂会与KOH反应生成碳酸盐。燃料电池通入燃料丙烷的一极是负极，因此负极的电极反应式为C₃H₈－20e^-＋26OH^-＝3CO₃^2-＋17H₂O。

②用电解法制备Fe(OH)₂，阳极材料用Fe，电极反应式为Fe-2e^－=Fe²⁺，阴极溶液中的H⁺放电，电极反应式为2H⁺+2e^－=H₂↑，电解质可用NaCl溶液。反应产生H₂，使生成物处于还原氛围中，因此A、B两极都可作阳极。

（3）①实验2与实验1相比，各物质的物质的量减少一半，平衡CO₂应为0.8mol，但温度升高，此时CO₂的为0.4mol，说明升高温度平衡逆向移动，逆反应吸热，则正反应为放热反应。

②根据题意有：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)

初始量/mol     1      2            0      0

变化量/mol     0.4    0.4           0.4     0.4              

平衡量/mol     0.6    1.6           0.4     0.4

③实验3与实验2相比，平衡状态未变，但反应速率加快，因此改变的条件可能是加入催化剂或增大压强。

（4）根据题中所给的各物质的物质的量，可知反应后所得的是等物质的量的Na₂CO₃、NaHCO₃的混合溶液，CO₃^2-、HCO₃^-水解使溶液显碱性，且CO₃^2-的水解程度大于HCO₃^-，因此溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序为c(Na⁺)＞c(HCO₃^-)＞c(CO₃^2-)＞c(OH^-)＞c(H⁺)。

考点：考查盖斯定律，电解池，电极反应式书写，影响化学平衡因素，化学平衡常数，盐的水解等。