Question

碳及其化合物有广泛的用途．
（1）在电化学中，常用碳作电极．在碱性锌锰干电池中，碳棒作

 

极．
（2）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；△H=+131.3kJ?mol^-1，则要制备标准状况下22.4升水煤气，转移的电子的物质的量为

 

，需要吸收的热量为

 

 kJ．
（3）工业上把水煤气中的混合气体经过处理后，获得的较纯H₂用于合成氨：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1．下图1是在两种不同实验条件下模拟化工生产进行实验所测得N₂随时间变化示意图．

①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为：

 

．
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其它条件相同，请在图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图．
（4）Na₂CO₃可在降低温室气体排放中用作CO的捕捉剂．1L 0.2mol/L Na₂CO₃溶液吸收标准状况下2.24L CO₂后，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,反应热和焓变,化学平衡的影响因素,盐类水解的应用

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）碳性质稳定，常用作原电池的正极；
（2）标准状况下22.4升水煤气的物质的量为1mol，则生成0.5molCO、0.5molH₂，结合化合价和方程式计算；
（3）①反应Ⅱ速率增大，Ⅰ、Ⅱ达到相同平衡状态；
②正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，氨气的浓度减小；
（4）n（Na₂CO₃）=0.2mol，n（CO₂）=0.1mol，二者发生反应CO₂+H₂O+Na₂CO₃=NaHCO₃，反应后为Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液．

解答： 解：（1）碳性质稳定，常用作原电池的正极，故答案为：正；
（2）标准状况下22.4升水煤气的物质的量为1mol，则生成0.5molCO、0.5molH₂，转移的电子的物质的量为1mol，需要吸收的热量为131.3kJ?mol^-1×0.5mol=65.65KJ，
故答案为：1mol； 65.65；
（3）①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ达到平衡时间少，说明反应速率增大，但平衡不移动，应加入催化剂，而压强、温度都可使平衡移动，
故答案为：使用催化剂；
②正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，氨气的转化率减小，则平衡浓度减小，图象为，
故答案为：；
（4）n（Na₂CO₃）=0.2mol，n（CO₂）=0.1mol，二者发生反应CO₂+H₂O+Na₂CO₃=NaHCO₃，反应后为Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液，二者物质的量相等，且CO₃^2-水解程度大于HCO₃^-，则离子浓度大小顺序为c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

点评：本题考查较为综合，涉及原电池、电解质以及化学平衡问题，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，注意把握平衡移动的影响因素，难度中等．