Question

试运用所学知识，回答下列问題．
（1）根据下列反应的能量变化示意图，计算2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=

 

．

（2）在体积为2L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3molH₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0
测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的物质的量随时间变化的曲线 如图2所示：
①从反应开始到平衡，H₂O的平均反应速率v（H₂O）=

 

②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是

 

（填序号）．
A．升高温度 B、将CH₃OH（g）及时液化移出 C．选择高效催化剂D．再充入1molCO₂和4molH₂
（3）CO₂溶于水生成碳酸．巳知下列数据：

弱电解质	H2CO3	NH3?H2O
电离平衡常数（25℃）	Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.61×10-1	Kb=1.77×10

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

Kw

Kb

，CO₃^2-第一步水解的平衡数K_b=

Kw

Ka2

．
①判断该溶液呈

 

 （填“酸”“中”或“碱”）性，写出该溶液中CO₃^2-发生笫-步水解的离子方程式

 

．
②下列粒子之间的关系式，其中正确的是

 

  （填序号）．
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）据报道，科学家在实验室己研制出在燃料电池的反应容器中，利用特殊电极材料以CO和O₂为原料做成电池，原理如图3所示．通入CO的管口是

 

（填“c”或“d”），写出该电极的电极反应式

 

．

Answer 1

考点：弱电解质在水溶液中的电离平衡,反应热和焓变,原电池和电解池的工作原理,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：

分析：（1）据图书写C燃烧生成二氧化碳和C与二氧化碳反应生成CO的热化学方程式，再利用盖斯定律求得焓变；
（2）①根据v=

△c

△t

计算；②根据平衡移动原理解答，改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动；
（3）①根据CO₃^2-第一步水解的平衡常数大于NH₄⁺水解的平衡常数可知溶液呈碱性；碳酸根离子分步水解，第一步水解水解生成氢氧根离子和碳酸氢根离子；
②根据电荷守恒、物料守恒和质子守恒分析；
（4）先根据原电池中阴离子流向负极，确定正负极，然后根据燃料电池中燃料作还原剂，在负极失去电子发生还原反应．

解答： 解：（1）据图可知①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol②C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5kJ/mol，据盖斯定律①+②得：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol，故答案为：-221.0kJ/mol；
（2）①利用三段式解题法计算
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
开始（mol）：1        3           0        0
变化（mol）：0.75    2.25        0.75     0.75
平衡（mol）：0.25    0.75        0.75     0.75
从反应开始到平衡，H₂O的平均反应速率v（H₂O）=

0.75mol 2L

10min

=0.0375 mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.0375 mol?L^-1?min^-1；
②A、因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，故A错误；
B、将CH₃OH（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，故B正确；
C、催化剂不影响平衡移动，故C错误；
D、再充入1mol CO₂和4mol H₂，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，故D正确；
故答案为：BD；
（3）①CO₃^2-第一步水解的平衡常数

KW

5.61×10-11

大于NH₄⁺水解的平衡常数

KW

1.77×10-5

大，可知溶液呈碱性；碳酸根离子分步水解，第一步水解水解生成氢氧根离子和碳酸氢根离子，其水解方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
故答案为：碱；CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
②A．溶液中铵根离子浓度大于碳酸根离子浓度，碳酸根离子水解程度大于铵根离子水解程度，所以溶液中离子浓度大小为：c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃?H₂O），故A错误；
B．溶液中存在电荷守恒为：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-），故B错误；
C．依据溶液中物料守恒得到：c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol?L^-1 ，故C正确；
D．溶液中物料守恒，n（N）：n（C）=2：1，结合溶液中离子种类和守恒关系得到：c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正确；
故答案为：CD；
（4）由图可知，氢氧根离子流向负极，则d为负极，e为正极，燃料电池中CO作还原剂，在负极发生反应，电极反应为CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，所以通入CO的管口是d，故答案为：d；CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2HO．

点评：本题综合性强、内容跨度大，涉及盖斯定律运用、化学反应速率计算、化学平衡移动、离子浓度大小比较、原电池反应等知识，考查了学生分析问题、解决问题的能力，题目难度较大．