Question

碳及其化合物有广泛应用。

（1）工业冶炼铝，以石墨为阳极。阳极反应式为，可能发生副反应有。

（2）一氧化碳和空气在酸性介质中构成燃料电池，负极反应式为。如果理论输出电压为1．50V，能量密度E=       。

（3）向75mL4mol•L^-1KOH溶液中缓慢通入4480mLCO₂气体（标准状况）恰好完全被吸收。①写出该反应的离子方程式：。

②该吸收溶液中离子浓度大小排序为。

③常温下，amol•L^-1KHCO₃溶液的pH=8，HCO₃的水解常数约等于。（用含a式表示）。

（4）已知：①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₁=—571．6kJ•mol^-1

②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=—566．0kJ•mol^-1

③CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H₃=—90．8kJ•mol^-1

计算甲醇蒸气的燃烧热△H＝      。

（5）某温度下，发生可逆反应：CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g）

①向某容器中充入1．0molH₂和1．0molCO₂（g），在一定条件下发生上述反应。混合气体中CO₂的物质的量与时间关系如下列所示：

	0	5min	10min	15min	20min	25min
I（800℃）	1．0	0．80	0．70	0．65	0．50	0．50
II（800℃）	1．0	0．7	0．60	0．50	0．50	0．50

相对实验I，实验II可能改变的条件可能是，该温度下，平衡常数=。

②若开始向绝热容器中投入一定量二氧化碳、氢气在一定条件下发生上述可逆反应。

下列图像正确且说明可逆反应达到平衡状态的是。（填序号）

Answer

（1）2O2－4e＝O2↑C＋O2CO2（或2C＋O22CO）

（2）CO2e＋H2O＝CO2＋2H2．87kW•h•kg-1

（3）①2CO2＋3OH＝CO32＋HCO3＋H2O

②c（K）＞c（HCO3）＞c（CO32）＞c（OH）＞c（H）

③

（4）－763．8kJ•mol-1

（5）①增大压强（或缩小体积）、加催化剂1②A

【解析】

试题分析：（1）电解铝，阳极发生氧化反应生成氧气，电极反应式为2O2--4e-=O2↑，生成的氧气在高温下氧化石墨电极，发生的反应有C+O2CO2（或2C+O22CO）；

（2）①在酸性介质中CO氧化生成CO2，负极反应式为CO-2e-+H2O=CO2+2H+，故答案为：CO-2e-+H2O=CO2+2H+；

②1KgCO输出的电能：w=UIt=Uq=1．50×1000/28×2×6．02×1023×1．602×10-19J

=1．033×107J,所以E==2．87kW•h；

（3）n（KOH）=0．075L×4mol•L-1=0．3mol，n（CO2）=4．48L÷22．4L·mol-1=0．2mol，因为二者恰好反应，则反应的离子方程式为2CO2+3OH-=CO32-+HCO3-+H2O，故答案为：2CO2+3OH-=CO32-+HCO3-+H2O；

②因为碳酸根水解程度大于碳酸氢根，并且水解后都成碱性，所以离子浓度大小排序为c（K+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）；

③因为amol•L-1KHCO3溶液的pH=8，所以pH=10-6mol/L，HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-

c（OH-）=c（H2CO3）=10-6mol/L，水解程度小，消耗HCO3-可忽省不计，所以K==；

（4）①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H1=-571．6kJ•mol-1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566．0kJ•mol-1

③CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H3=-90．8kJ•mol-1

根据盖斯定律知，①+②×1/2-③得：CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）

△H=-571．6kJ•mol-1-566．0kJ•mol-1×1/2+90．8kJ•mol-1=-763．8kJ•mol-1；

（5）①从数据看，I和II达到相同状态，说明平衡没有移动，若该可逆反应是等气体分子数反应，且反应物和产物都是气态，增大压强，平衡不移动，能缩短达到平衡的时间；加入催化剂也能加快反应速率，缩短达到平衡时间；

等气体分子数反应，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，达到平衡时，各物质的物质的量都等于0．5mol，所以K==1；

②A．开始投入二氧化碳和氢气，从逆方向进行反应，反应吸热，开始温度下降，当温度不变时达到平衡状态，故A正确；B．开始投入二氧化碳和氢气，从逆方向进行反应，氢气体积分数由最大逐渐减小，故B错误；C．反应热只与化学计量数有关，与反应限度无关，所以焓变一直不变，故C错误；D．因为总质量不变，总物质的量也不变，所以混合气体平均相对分子质量=始终不变，故D错误；故选A。

考点：考查化学平衡的标志、平衡常数的计算及化学平衡移动原理、盖斯定律的计算应用、离子浓度大小的比较、电解池反应原理及电极反应式的书写。