Question

碳及其许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用．
（1）①依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是

 

（填序号）．
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在一定条件下CO₂和H₂反应生成的乙醇可作为燃料电池的燃料，已知乙醇燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液，该电池负极的电极反应式为

 

，每消耗23g乙醇理论上转移的电子的物质的量为

 

mol
（2）以CO₂与NH₃为原料可合成化肥尿素[化学式为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
写出CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式为

 

（3）用活性炭还原法处理氮氧化物．向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应：
C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂ （g）△H＜0
在t₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间（min） 浓度（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）该反应的平衡常数K=

 

（保留两位小数）．0～5min时间内平均υ（NO）=

 

 mol?L^-1?
min^-1
（2）15min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是

 

．（写出一种方法即可）
（3）若t₂℃，反应重新达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为3：2：2，则该反应的t₁

 

t₂（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①常温下属于氧化还原反应的放热反应，可设计为原电池，存在元素化合价变化的反应为氧化还原反应；
②原电池的负极发生氧化反应，乙醇燃料电池中，乙醇被氧化，所以负极为乙醇在碱性溶液中失去电子生成碳酸根离子；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算所需热化学方程式；
（3）①分析图表数据结合反应特征，利用平衡浓度计算得到平衡常数；
②依据图表数据分析，结合平衡浓度计算平衡常数和浓度变化分析判断；
③平衡改变条件分数移动，依据平衡移动原理分析判断．

解答： 解：（1）①A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0，为氧化还原反应，但为吸热反应，不能设计为原电池，故A错误；
B．Na₂CO₃（aq）+2HCl（aq）═2NaCl（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）△H＜0，不属于氧化还原反应，不能设计为原电池，故B错误；
C．2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g）△H＞0，属于氧化还原反应，但为吸热热反应，不能设计为原电池，故C错误；
D、CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜0，是氧化还原反应，反应放热，能自发进行可以设计为原电池，故D正确；
故答案为：D；
②在乙醇燃料电池中，负极上是燃料乙醇发生失电子的氧化反应，在碱性环境下的电极反应为：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，每消耗23g乙醇物质的量=

23g

46g/mol

=0.5mol，理论上转移的电子的物质的量=0.5mol×12=6mol；
故答案为：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
依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol；
故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87.0KJ/mol；
（3））①依据图表数据分析得到平衡状态各物质的平衡浓度，结合平衡常数概念计算，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），平衡浓度c（N₂）=0.39mol/L；c（CO₂）=0.39mol/L；c（NO）=0.52mol/L；反应的平衡常数K=

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

=

0.39×0.39

0.522

=0.56；0～5min时间内平均υ（NO）=

1.0mol/L-0.60mol/L

5min

=0.08mol/L?min；
故答案为：0.56；0.08；
②15min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g），依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所以可能是减小溶液体积，加入一定量一氧化氮或通入等体积氮气和二氧化碳；
故答案为：减小溶液体积，加入一定量一氧化氮或通入等体积氮气和二氧化碳；
；
③逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，若温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比从为3：2：2，氮气和二氧化碳难度之比始终为1：1，所以3：2＞0.52：0.39=52：39，说明平衡向逆反应方向移动，t₁＜t₂；
故答案为：＜．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，化学平衡的影响因素分析化学平衡移动原理的应用，平衡常数计算判断，题目难度中等．