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7.碳和碳的化合物在生產、生活中的應用非常廣泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一種理想,更是一種值得期待的新的生活方式.
(1)將CO2與焦炭作用生成CO,CO可用于煉鐵等.
①已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)═2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ/mol
C(石墨)+CO2(g)═2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol
則CO還原Fe2O3的熱化學方程式為Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol;
②氯化鈀(PdCl2)溶液常被應用于檢測空氣中微量CO.PdCl2被還原成單質,反應的化學方程式為PdCl2+CO+H2O=Pd↓+CO2+2HCl;
(2)將兩個石墨電極插入KOH溶液中,向兩極分別通入C3H8和O2構成丙烷燃料電池.
①負極電極反應式是:C3H8 +26OH--20e-=3CO32-+17H2O;
②某同學利用丙烷燃料電池設計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置(如圖所示),通電后,溶液中產生大量的白色沉淀,且較長時間不變色.下列說法中正確的是
ABD(填序號)
A.電源中的a一定為正極,b一定為負極
B.可以用NaCl溶液作為電解液
C.A、B兩端都必須用鐵作電極
D.陰極發生的反應是:2H++2e-=H2
(3)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三組數據:
實驗組溫度/℃起始量/mol平衡量/mol達到平衡所需時間/min
H2OCOCO2
1650241.65
2900120.43
3900120.41
①該反應的正反應為放(填“吸”或“放”)熱反應;
②實驗2中,平衡常數K=$\frac{1}{6}$;
③實驗3跟實驗2相比,改變的條件可能是使用了催化劑或增大了壓強(答一種情況即可);
(4)將2.4g碳在足量氧氣中燃燒,所得氣體通入100mL 3.0mol/L的氫氧化鈉溶液中,完全吸收后,溶液中所含離子的物質的量濃度由大到小的順序c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+).

分析 (1)①根據蓋斯定律,由已知熱化學方乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式,反應熱也乘以相應的系數并進行相應的加減,據此計算;
②根據氧化還原反應規律,CO與PdCl2溶液反應,PdCl2被還原成單質,則CO被氧化成CO2,根據質量守恒定律,有水參與反應同時生成氯化氫,據此寫出反應的化學方程式即可;
(2)①根據C3H8和O2構成丙烷燃料電池的總反應:C3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O,正極發生還原反應,電極反應式為:O2+4e-+2H2O=4OH-,而負極電極反應式=總反應方程式-正極的電極反應式來解答;
②A、B端析出氫氣可驅趕原溶液中溶解的少量氧氣;
  B、電解液選用NaCl溶液不影響實驗,因為陽極是鐵失電子生成亞鐵離子,溶液中的陰離子不放電;
  C、陽極應該用鐵電極,陰極用惰性電極亦可;
  D、B電極反應是陰極氫離子放電生成氫氣;
(3)①比較第二組的第一組反應物的轉化率大小以及溫度對化學平衡和轉化率的影響來判斷;
②首先利用三段式計算出平衡時各物質的濃度,根據K=$\frac{c(CO{\;}_{2})•c(H{\;}_{2})}{c(CO)•c(H{\;}_{2}O)}$計算;
③實驗3跟實驗2相比,溫度相同,濃度相同,但實驗3達到平衡所用時間少,反應速率更大,但平衡狀態沒有發生移動;
(4)2.4g碳是0.2mol,燃燒生成0.2molCO2,與0.3molNaOH反應的化學方程式為:2CO2+3NaOH=NaHCO3+Na2CO3+H2O,生成0.1molNa2CO3、0.1molNaHCO3,在含等物質的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶液中,碳酸根離子水解大于碳酸氫根離子的水解,水解使溶液顯堿性,以此來解答.

解答 解:(1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ/mol ①
            C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol  ②
由①-②×3,得到熱化學方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol,
故答案為:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol,
②氧化還原反應規律,CO與PdCl2溶液反應,PdCl2被還原成單質,則CO被氧化成CO2,根據質量守恒定律,有水參與反應同時生成氯化氫,反應的化學方程式為:PdCl2+CO+H2O=Pd↓+CO2+2HCl,故答案為:PdCl2+CO+H2O=Pd↓+CO2+2HCl;
(2)C3H8和O2構成丙烷燃料電池的總反應:C3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O,正極發生還原反應,電極反應式為:O2+4e-+2H2O=4OH-,負極發生氧化反應,電極反應式為:C3H8 +26OH--20e-=3CO32-+17H2O;故答案為:C3H8 +26OH--20e-=3CO32-+17H2O;
②A、因為生成的氫氣將裝置中原有氧氣溢出,所以氫氣從B端陰極析出,A電極則是鐵做陽極失去電子生成亞鐵離子,電源中的a與A相連,則a為正極,b與B相連,則b為負極,故A正確;
  B、電解池中陽極是鐵失去電子發生氧化反應生成亞鐵離子,陰極是溶液中的氫離子得電子發生還原反應,所以電解質溶液中的陰離子不會在陽極失電子,所以選用NaCl溶液不影響實驗,故B正確;
  C、陽極應該用鐵電極,陰極可以是鐵也可以是其他惰性電極,故C錯誤;
  D、陰極氫離子放電,其電極反應為2H++2e-=H2↑,故D正確;
故選:ABD;
(3)①實驗1中CO的轉化率為$\frac{1.6mol}{4mol}$×100%=40%,實驗2中CO的轉化率為$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%,則實驗1的轉化率大于實驗2,則說明溫度升高平衡向逆反應方向移動,正反應放熱,故答案為:放;
  ②H2O(g)+CO(g)    CO2(g)+H2(g)
初始   1mol/L    2mol/L              0       0
轉化  0.4mol/L   0.4mol/l         0.4mol/l    0.4mol/l
平衡  0.6mol/L    1.6mol/L         0.4mol/l    0.4mol/l 
根據K=$\frac{c(CO{\;}_{2})•c(H{\;}_{2})}{c(CO)•c(H{\;}_{2}O)}$=$\frac{0.4×0.4}{0.6×1.6}$=$\frac{1}{6}$,故答案為:$\frac{1}{6}$;
③實驗3跟實驗2相比,溫度相同,濃度相同,但實驗3達到平衡所用時間少,反應速率更大,但平衡狀態沒有發生移動,應是使用了催化劑,又由于反應前后氣體體積不變,則增大了壓強,平衡也不移動,也可能為壓強的增大,故答案為:使用了催化劑或增大了壓強;
(4)2.4g碳是0.2mol,燃燒生成0.2molCO2,與0.3molNaOH反應的化學方程式為:2CO2+3NaOH=NaHCO3+Na2CO3+H2O,生成0.1molNa2CO3、0.1molNaHCO3,在含等物質的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶液中,c(Na+)最大,碳酸根離子水解大于碳酸氫根離子的水解,則c(HCO3-)>c(CO32-),水解使溶液顯堿性,則c(OH-)>c(H+),顯性離子大于隱性離子,所以c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),即離子濃度大小為:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),故答案為:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+).

點評 本題考查熱化學方程式、電極反應的書寫以及化學平衡的計算、離子濃度大小比較,做題時注意把握影響平衡移動的因素以及平衡常數的有關計算,比較離子濃度大小時應掌握溶液的成分,題目難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

17.隨原子序數的遞增,八種短周期元素(用字母X等表示)原子半徑的相對大小、最高正價或最低負價的變化如圖1所示.

根據判斷出的元素回答問題:
(1)z在元素周期表的位置是第二周期VA族.
(2)比較d、f簡單離子的半徑大。ㄓ没瘜W符號表示,下同)O2->Al3+
比較d、g元素的簡單氣態氫化物的穩定性大小H2O>H2S.
(3)任選上述元素組成一種四原子共價化合物,寫出其電子式 (或).
(4)已知1mol固體e的單質在足量d2氣體中燃燒,恢復至室溫,放出255.5kJ熱量,寫出該反應的熱化學方程式2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s)△H=-511kJ•mol-1
(5)由上述元素組成的離子化合物 Q:eh 和 W:e2gd4,若電解含2mol Q和2mol W的混合水溶液,當陽極產生44.8L氣體(標準狀況下,且不考慮氣體的溶解和損失)時,電路中轉移電子的物質的量為6mol.
(6)上述元素可組成鹽R:zx4f(gd42.向盛有10mL1mol•L-1R溶液的燒杯中滴加1mol•L-1 NaOH溶液,沉淀物質的量隨NaOH溶液體積變化示意圖如圖2:
①R溶液中,離子濃度由大到小的順序是c(SO42-)>c(NH4+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-).
②寫出m點發生反應的離子方程式NH4++OH-=NH3•H2O.
③若在R溶液中改加20mL 1.2mol•L-1Ba(OH)2溶液,充分反應后,溶液中產生沉淀的物質的量為0.022mol.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

18.填寫下列物質在通常情況下的顏色和狀態:
Fe2O3:紅棕色粉末;NO2:紅棕色氣體;
Fe(OH)2:白色絮狀沉淀;NO:無色氣體.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

15.下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是( 。
A.打開冰鎮啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯,杯中立即泛起大量泡沫
B.鍍層破損后,馬口鐵(鍍錫的鐵)比白鐵(鍍鋅的鐵)更易腐蝕
C.加熱后的純堿水洗油污比冷堿水效果好
D.FeCl3滴入沸水中,煮沸片刻得到紅褐色膠體

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2.實驗室要用Na2CO3配制500mL 0.1mol•L-1 Na2CO3溶液,回答下列問題:
①應該用托盤天平稱取Na2CO35.3g.
②需要的儀器:托盤天平,燒杯,玻璃棒,500ml容量瓶,膠頭滴管.
③若實驗中有下列情況,對配制溶液的濃度有何影響?(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)
A.轉移液體時部分濺出偏低;
B.定容時加水超過刻度線偏低;
C.最終定容時俯視觀察液面偏高.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

12.常溫下0.1mol•L-1NaHSO4溶液中,水電離出的氫離子濃度為1×10-13mol/L.等體積等物質的量濃度的NaHSO4與氨水混合后,溶液呈酸性的原因為:NH4++H2O?NH3•H2O+H+; (用離子方程式表示);若一定量的NaHSO4溶液與氨水混合后,溶液pH=7,則c(Na+)+c(NH4+)=c(SO42-)(填“>”、“=”或“<”);用硫酸氫鈉與氫氧化鋇溶液制取硫酸鋇,若溶液中SO42-完全沉淀,則反應后溶液的pH>7(填“>”、”=”或“<”).

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

19.下列參數比較及解釋均正確的是( 。
選項參數比較解釋
A還原性Br->Cl-元素的非金屬性越強,簡單陰離子的還原性越弱
B半徑Na+<Mg2+<Al3+同一周期粒子半徑隨原子序數的遞增逐漸減小
C酸性H2SO3>H2CO3元素的非金屬性越強,其含氧酸的酸性越強
D沸點HF<HCl<HI組成結構相似的物質,相對分子質量越大沸點越高
A.AB.BC.CD.D

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16.在標準狀況下①6.72L CH4  ②3.01×1023個HCl分子 ③3.4g NH3,這三種氣體中氫原子個數從多到少的順序表達正確的是( 。
A.①②③B.②③①C.②①③D.①③②

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17.下列有關說法正確的是(  )
A.吸熱反應一定不可以自發進行
B.在其他外界條件不變的情況下,使用催化劑,可以改變化學反應進行的方向
C.NH4HCO3(s)═NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)△H=+185.57 kJ/mol能自發進行,原因是體系有自發地向混亂度增加的方向轉變的傾向
D.N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,其他條件不變時升高溫度,反應速率V(H2)和氫氣的平衡轉化率均增大

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