Question

（15分）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，请在上图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CO₂的捕捉剂。1L0.2mol/L Na₂CO₃溶液吸收标准状况下2.24LCO₂后，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为            。

Answer

（1）正； （2）1mol ；65.65KJ ；

（3）①使用催化剂 ②；（4）C(Na+)>C(HCO3-)>C(CO32-)>C(OH-)>C(H+) 。

【解析】

试题分析：（1）在电化学中，常用碳作电极。在碱性锌锰干电池中，碳棒作正极，Zn皮作负极。（2）根据反应方程式可知：每产生2mol的水煤气，转移电子2mol。现在要制备标准状况下22.4升水煤气，即制取1mol气体，所以转移的电子的物质的量为1mol；需要吸收的热量为131.3KJ÷2=65.65KJ；（3）①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ达到平衡所需要的时间缩短，但是平衡时物质的浓度没变，因此改变的条件为：使用催化剂。②若其它条件相同，实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，由于升高温度，化学反应速率加快，所以达到平衡所需要的时间缩短。但是由于该反应的正反应是放热反应，所以升高温度，平衡逆向移动，N2的平衡浓度增大，NH3的平衡浓度减小。故实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图为：

。

（4）n(Na2CO3)= 1L×0.2mol/L=0.2mol；n(CO2)= 2.24L÷22.4L/mol=0.1mol.在溶液中发生反应：Na2CO3+H2O+ CO2= 2NaHCO3。由于二者反应时的物质的量的比为1:1，所以反应后的溶液含0.1mol的Na2CO3、0.2mol的NaHCO3。Na2CO3、NaHCO3都是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，C(OH-)>C(H+)。但是盐的水解程度是微弱的，所以C(CO32-)>C(OH-)。故在溶液中离子浓度关系为C(Na+)>C(HCO3-)>C(CO32-)>C(OH-)>C(H+) 。

考点：考查原电池中电极材料与电极名称、反应热与电子转移的关系、外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响、溶液中两种浓度的大小比较的知识。