(2013•通州区二模)碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一
来源:学生作业帮 编辑:大师作文网作业帮 分类:化学作业 时间:2024/11/10 01:08:07
(2013•通州区二模)碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的新的生活方式.
(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等.
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
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为______;
②氯化钯(PdCl2)溶液常被应用于检测空气中微量CO.PdCl2被还原成单质,反应的化学方程式为______;
(2)将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入C3H8和O2构成丙烷燃料电池.
①负极电极反应式是:______;
②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图所示),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色.下列说法中正确的是______(填序号)
A.电源中的a一定为正极,b一定为负极
B.可以用NaCl溶液作为电解液
C.A、B两端都必须用铁作电极
D.阴极发生的反应是:2H++2e-=H2↑
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
①该反应的正反应为______(填“吸”或“放”)热反应;
②实验2中,平衡常数K=
(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等.
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
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为______;
②氯化钯(PdCl2)溶液常被应用于检测空气中微量CO.PdCl2被还原成单质,反应的化学方程式为______;
(2)将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入C3H8和O2构成丙烷燃料电池.
①负极电极反应式是:______;
②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图所示),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色.下列说法中正确的是______(填序号)
A.电源中的a一定为正极,b一定为负极
B.可以用NaCl溶液作为电解液
C.A、B两端都必须用铁作电极
D.阴极发生的反应是:2H++2e-=H2↑
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | |
H2O | CO | CO2 | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 3 |
3 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1 |
②实验2中,平衡常数K=
1 |
6 |
(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,得到热化学方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol,
故答案为:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol,
②氧化还原反应规律,CO与PdCl2溶液反应,PdCl2被还原成单质,则CO被氧化成CO2,根据质量守恒定律,有水参与反应同时生成氯化氢,反应的化学方程式为:PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl,故答案为:PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl;
(2)C3H8和O2构成丙烷燃料电池的总反应:C3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O,正极发生还原反应,电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-,负极发生氧化反应,电极反应式为:C3H8 +26OH--20e-=3CO32-+17H2O;故答案为:C3H8 +26OH--20e-=3CO32-+17H2O;
②A、因为生成的氢气将装置中原有氧气溢出,所以氢气从B端阴极析出,A电极则是铁做阳极失去电子生成亚铁离子,电源中的a与A相连,则a为正极,b与B相连,则b为负极,故A正确;
B、电解池中阳极是铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子,阴极是溶液中的氢离子得电子发生还原反应,所以电解质溶液中的阴离子不会在阳极失电子,所以选用NaCl溶液不影响实验,故B正确;
C、阳极应该用铁电极,阴极可以是铁也可以是其他惰性电极,故C错误;
D、阴极氢离子放电,其电极反应为2H++2e-=H2↑,故D正确;
故选:ABD;
(3)①实验1中CO的转化率为
1.6mol
4mol×100%=40%,实验2中CO的转化率为
0.4mol
2mol×100%=20%,则实验1的转化率大于实验2,则说明温度升高平衡向逆反应方向移动,正反应放热,故答案为:放热;
②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)
初始 1mol/L 2mol/L 0 0
转化 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
根据K=
c(CO2)•c(H2)
c(CO)•c(H2O)=
0.4×0.4
0.6×1.6=
1
6,故答案为:
1
6;
③实验3跟实验2相比,温度相同,浓度相同,但实验3达到平衡所用时间少,反应速率更大,但平衡状态没有发生移动,应是使用了催化剂,又由于反应前后气体体积不变,则增大了压强,平衡也不移动,也可能为压强的增大,故答案为:使用了催化剂或增大了压强;
(4)2.4g碳是0.2mol,燃烧生成0.2molCO2,与0.3molNaOH反应的化学方程式为:2CO2+3NaOH=NaHCO3+Na2CO3+H2O,生成0.1molNa2CO3、0.1molNaHCO3,在含等物质的量的碳酸钠、碳酸氢钠的溶液中,c(Na+)最大,碳酸根离子水解大于碳酸氢根离子的水解,则c(HCO3-)>c(CO32-),水解使溶液显碱性,则c(OH-)>c(H+),显性离子大于隐性离子,所以c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),即离子浓度大小为:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),故答案为:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+).
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol ②
由①-②×3,得到热化学方程式:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol,
故答案为:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol,
②氧化还原反应规律,CO与PdCl2溶液反应,PdCl2被还原成单质,则CO被氧化成CO2,根据质量守恒定律,有水参与反应同时生成氯化氢,反应的化学方程式为:PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl,故答案为:PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl;
(2)C3H8和O2构成丙烷燃料电池的总反应:C3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O,正极发生还原反应,电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-,负极发生氧化反应,电极反应式为:C3H8 +26OH--20e-=3CO32-+17H2O;故答案为:C3H8 +26OH--20e-=3CO32-+17H2O;
②A、因为生成的氢气将装置中原有氧气溢出,所以氢气从B端阴极析出,A电极则是铁做阳极失去电子生成亚铁离子,电源中的a与A相连,则a为正极,b与B相连,则b为负极,故A正确;
B、电解池中阳极是铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子,阴极是溶液中的氢离子得电子发生还原反应,所以电解质溶液中的阴离子不会在阳极失电子,所以选用NaCl溶液不影响实验,故B正确;
C、阳极应该用铁电极,阴极可以是铁也可以是其他惰性电极,故C错误;
D、阴极氢离子放电,其电极反应为2H++2e-=H2↑,故D正确;
故选:ABD;
(3)①实验1中CO的转化率为
1.6mol
4mol×100%=40%,实验2中CO的转化率为
0.4mol
2mol×100%=20%,则实验1的转化率大于实验2,则说明温度升高平衡向逆反应方向移动,正反应放热,故答案为:放热;
②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)
初始 1mol/L 2mol/L 0 0
转化 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
根据K=
c(CO2)•c(H2)
c(CO)•c(H2O)=
0.4×0.4
0.6×1.6=
1
6,故答案为:
1
6;
③实验3跟实验2相比,温度相同,浓度相同,但实验3达到平衡所用时间少,反应速率更大,但平衡状态没有发生移动,应是使用了催化剂,又由于反应前后气体体积不变,则增大了压强,平衡也不移动,也可能为压强的增大,故答案为:使用了催化剂或增大了压强;
(4)2.4g碳是0.2mol,燃烧生成0.2molCO2,与0.3molNaOH反应的化学方程式为:2CO2+3NaOH=NaHCO3+Na2CO3+H2O,生成0.1molNa2CO3、0.1molNaHCO3,在含等物质的量的碳酸钠、碳酸氢钠的溶液中,c(Na+)最大,碳酸根离子水解大于碳酸氢根离子的水解,则c(HCO3-)>c(CO32-),水解使溶液显碱性,则c(OH-)>c(H+),显性离子大于隐性离子,所以c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),即离子浓度大小为:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+),故答案为:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+).
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