Question

（15分）碳及其化合物有廣泛的用途。
（1）在電化學(xué)中，常用碳作電極。在堿性鋅錳干電池中，碳棒作    極。
（2）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=+131.3kJ?mol^-1，則要制備標準狀況下22.4升水煤氣，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為   ，需要吸收的熱量為         kJ。
(3）工業(yè)上把水煤氣中的混合氣體經(jīng)過處理后，獲得的較純H₂用于合成氨：
N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1。下圖1是在兩種不同實驗條件下模擬化工生產(chǎn)進行實驗所測得N₂隨時間變化示意圖。

①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ改變的條件為：                        。
②實驗Ⅲ比實驗Ⅰ的溫度要高，其它條件相同，請在上圖2中畫出實驗Ⅰ和實驗Ⅲ中NH₃濃度隨時間變化的示意圖。
（4）Na₂CO₃可在降低溫室氣體排放中用作CO₂的捕捉劑。1L0.2mol/L Na₂CO₃溶液吸收標準狀況下2.24LCO₂后，溶液中各離子濃度由大到小的順序為           。

Answer 1

（1）正；   （2）1mol ；65.65KJ ；
（3）①使用催化劑 ②；（4）C(Na⁺)>C(HCO₃^-)>C(CO₃^2-)>C(OH^-)>C(H⁺) 。

試題分析：（1）在電化學(xué)中，常用碳作電極。在堿性鋅錳干電池中，碳棒作正極，Zn皮作負極。（2）根據(jù)反應(yīng)方程式可知：每產(chǎn)生2mol的水煤氣，轉(zhuǎn)移電子2mol。現(xiàn)在要制備標準狀況下22.4升水煤氣，即制取1mol氣體，所以轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為1mol；需要吸收的熱量為131.3KJ÷2=65.65KJ；（3）①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ達到平衡所需要的時間縮短，但是平衡時物質(zhì)的濃度沒變，因此改變的條件為：使用催化劑。②若其它條件相同，實驗Ⅲ比實驗Ⅰ的溫度要高，由于升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，所以達到平衡所需要的時間縮短。但是由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡逆向移動，N₂的平衡濃度增大，NH₃的平衡濃度減小。故實驗Ⅰ和實驗Ⅲ中NH₃濃度隨時間變化的示意圖為：
。
（4）n(Na₂CO₃)= 1L×0.2mol/L=0.2mol；n(CO₂)= 2.24L÷22.4L/mol=0.1mol.在溶液中發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+H₂O+ CO₂= 2NaHCO₃。由于二者反應(yīng)時的物質(zhì)的量的比為1:1，所以反應(yīng)后的溶液含0.1mol的Na₂CO₃、0.2mol的NaHCO₃。Na₂CO₃、NaHCO₃都是強堿弱酸鹽，水解使溶液顯堿性，C(OH^-)>C(H⁺)。但是鹽的水解程度是微弱的，所以C(CO₃^2-)>C(OH^-)。故在溶液中離子濃度關(guān)系為C(Na⁺)>C(HCO₃^-)>C(CO₃^2-)>C(OH^-)>C(H⁺) 。