Question

（15分）碳及其化合物有廣泛的用途。

（1）在電化學中，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生水煤氣．反應為：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，轉移的電子的物質的量為 ，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(CO32-)>C(OH-)>C(H+) 。

【解析】

試題分析：（1）在電化學中，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）根據反應方程式可知：每產生2mol的水煤氣，轉移電子2mol�，F在要制備標準狀況下22.4升水煤氣，即制取1mol氣體，所以轉移的電子的物質的量為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，化學反應速率加快，所以達到平衡所需要的時間縮短。但是由于該反應的正反應是放熱反應，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：Na2CO3+H2O+ CO2= 2NaHCO3。由于二者反應時的物質的量的比為1:1，所以反應后的溶液含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(CO32-)>C(OH-)。故在溶液中離子濃度關系為C(Na+)>C(HCO3-)>C(CO32-)>C(OH-)>C(H+) 。

考點：考查原電池中電極材料與電極名稱、反應熱與電子轉移的關系、外界條件對化學反應速率、化學平衡的影響、溶液中兩種濃度的大小比較的知識。