题目内容
运用化学反应原理知识回答下列有关碳和碳的化合物的问题：
（1）汽车尾气的主要污染物是NO以及燃料燃烧不完全所产生的CO，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染，人们开始探索利用NO和CO在一定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法（已知该反应△H＜0）．在2L密闭容器中加入一定量NO和CO，当温度分别在T1和T2时，测得各物质平衡时物质的量如下表：
①请结合上表数据，写出NO与CO反应的化学方程式 ．
②上述反应T1℃时的平衡常数为K1，T2℃时的平衡常数为K2，根据表中数据计算K1= ．根据表中数据判断，温度T1和T2的关系是（填序号） ．
A．T1＞T2 B．T1＜T2 C．T1=T2 D．无法比较
（2）反应生成的气体E经常用氢氧化钠来吸收，现有0.4mol E，若用200mL 3mol/L NaOH溶液将其完全吸收，溶液中离子浓度由大到小的顺序为： ．
（3）已知CH4、H2和CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol，285.8kJ/mol和283.0kJ/mol，工业上利用天然气（主要成分是CH4）与CO2进行高温重整制备CO和H2，写出该反应的热化学方程式： ．
（4）CO还可以用做燃料电池的燃料，某熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，写出其负极和正极电极反应方程式：负极： ；正极： ．
（1）汽车尾气的主要污染物是NO以及燃料燃烧不完全所产生的CO，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染，人们开始探索利用NO和CO在一定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法（已知该反应△H＜0）．在2L密闭容器中加入一定量NO和CO，当温度分别在T1和T2时，测得各物质平衡时物质的量如下表：
物质 T/℃n/mol |
NO | CO | E | F |
| 初始 | 0.100 | 0.100 | 0 | 0 |
| T1 | 0.020 | 0.020 | 0.080 | 0.040 |
| T2 | 0.010 | 0.010 | 0.090 | 0.045 |
②上述反应T1℃时的平衡常数为K1，T2℃时的平衡常数为K2，根据表中数据计算K1=
A．T1＞T2 B．T1＜T2 C．T1=T2 D．无法比较
（2）反应生成的气体E经常用氢氧化钠来吸收，现有0.4mol E，若用200mL 3mol/L NaOH溶液将其完全吸收，溶液中离子浓度由大到小的顺序为：
（3）已知CH4、H2和CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol，285.8kJ/mol和283.0kJ/mol，工业上利用天然气（主要成分是CH4）与CO2进行高温重整制备CO和H2，写出该反应的热化学方程式：
（4）CO还可以用做燃料电池的燃料，某熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，写出其负极和正极电极反应方程式：负极：
考点：热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素,离子浓度大小的比较
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）①由表中数据可知，CO、NO、E、F的化学计量数之比为0.08：0.08：0.08：0.04=2：2：2：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2；
②计算各气体的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；由表中数据可知，温度由T1变为T2，平衡向正反应移动，由于正反应是放热，温度降低平衡向放热反应方向进行；
（2）根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：1反应，产物是碳酸氢钠，按照1：2反应，产物是碳酸钠来分析回答；
（3）CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式，利用盖斯定律书写该反应的热化学方程式；
（4）燃料电池中，通入CO的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2，通入氧气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-．
②计算各气体的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；由表中数据可知，温度由T1变为T2，平衡向正反应移动，由于正反应是放热，温度降低平衡向放热反应方向进行；
（2）根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：1反应，产物是碳酸氢钠，按照1：2反应，产物是碳酸钠来分析回答；
（3）CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式，利用盖斯定律书写该反应的热化学方程式；
（4）燃料电池中，通入CO的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2，通入氧气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-．
解答：
解：（1）①由表中数据可知，CO、NO、E、F的化学计量数之比为0.08：0.08：0.08：0.04=2：2：2：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：2CO+2NO?2CO2+N2；
故答案为：2CO+2NO?2CO2+N2；
②从表中数据可知T1℃时的平衡浓度c（CO）=（NO）=
=0.01mol/L，c（N2）=
=0.02mol/L，c（CO2）=
=0.04mol/L，故T1℃时该反应的平衡常数为K1=
=3200；表中数据可知，温度由T1变为T2，平衡向正反应移动，由于正反应是放热反应，说明T1＞T2；
故答案为：3200；A；
（2）根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：1反应，产物是碳酸氢钠，按照1：2反应，产物是碳酸钠，0.4molCO2和200mL 3mol/L NaOH溶液混合，二者的物质的量之比是2：3，所的溶液是碳酸钠和碳酸氢钠的混合物；混合物显碱性c（OH-）＞c（H+），碳酸根离子水解程度大与碳酸氢根离子的水解程度，所以c（CO32-）＜c（HCO3-），即c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）；
故答案为：c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）；
（3）根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式：
①O2（g）+2H2（g）=2H2O（L）△H=-571.6kJ?mol -1；
②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（L）△H=-890.3kJ?mol-1；
③2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.03kJ?mol-1，
利用盖斯定律将②-①-③可得：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.3 kJ?mol -1，
故答案为：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.3 kJ?mol -1；
（4）燃料电池中，通入CO的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2，通入氧气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-；原电池电极反应，正极上的电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-；负极上的电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2；
故答案为：2CO-4e-+2CO32-=4CO2；O2+4e-+2CO2=2CO32-．
故答案为：2CO+2NO?2CO2+N2；
②从表中数据可知T1℃时的平衡浓度c（CO）=（NO）=
| 0.02mol |
| 2L |
| 0.04mol |
| 2L |
| 0.08mol |
| 2L |
| (0.04mol/L)2×0.02mol/L |
| (0.01mol/L)2(0.01mol/L)2 |
故答案为：3200；A；
（2）根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：1反应，产物是碳酸氢钠，按照1：2反应，产物是碳酸钠，0.4molCO2和200mL 3mol/L NaOH溶液混合，二者的物质的量之比是2：3，所的溶液是碳酸钠和碳酸氢钠的混合物；混合物显碱性c（OH-）＞c（H+），碳酸根离子水解程度大与碳酸氢根离子的水解程度，所以c（CO32-）＜c（HCO3-），即c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）；
故答案为：c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）；
（3）根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式：
①O2（g）+2H2（g）=2H2O（L）△H=-571.6kJ?mol -1；
②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（L）△H=-890.3kJ?mol-1；
③2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.03kJ?mol-1，
利用盖斯定律将②-①-③可得：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.3 kJ?mol -1，
故答案为：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.3 kJ?mol -1；
（4）燃料电池中，通入CO的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2，通入氧气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-；原电池电极反应，正极上的电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-；负极上的电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2；
故答案为：2CO-4e-+2CO32-=4CO2；O2+4e-+2CO2=2CO32-．
点评：本题考查反应速率、化学平衡常数、平衡移动原理、电解池原理、热化学方程式和盖斯定律分析计算应用，注意反应产物的分析判断和电极反应式的正确书写，掌握基础是关键，题目难度中等．
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