Question

【題目】碳及其化合物有廣泛應用。

（1）工業冶煉鋁，以石墨為陽極。陽極反應式為________，可能發生副反應有_______。

（2）一氧化碳和空氣在酸性介質中構成燃料電池，負極反應式為___________。

（3）向75 mL 4 molL-1KOH溶液中緩慢通入4480 mL CO2氣體（標準狀況）恰好完全被吸收。

①寫出該反應的離子方程式：___________________________。

②該吸收溶液中離子濃度大小排序為_________________________。

③常溫下，a molL-1KHCO3溶液的pH=8，HCO3的水解常數約等于__________。（用含a式表示）。

（4）已知：① 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H1= —571.6kJmol-1

② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2 = —566.0kJmol-1

③ CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3 = —90.8kJmol-1

計算甲醇蒸氣的燃燒熱△H＝_______________。

（5）某溫度下，發生可逆反應：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H＝-41.0kJ/mol，向某容器中充入1.0 molH2和1.0 mol(g)，在一定條件下發生上述反應。混合氣體中CO的物質的量與時間關系如下列所示：

	0	5 min	10 min	15 min	20 min	25 min
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

相對實驗I，實驗II可能改變的條件可能是________，該溫度下，平衡常數=_______。

Answer 1

【答案】2O2－4e＝O2↑ C＋O2CO2（或2C＋O22CO） CO - 2e＋H2O＝CO2＋2H 2CO2＋3OH＝CO32＋HCO3＋H2O c(K)＞c(HCO3)＞c(CO32)＞c(OH)＞c(H) －763.8 kJmol-1 增大壓強（或縮小體積）、加催化劑 1

【解析】

（1）電解氧化鋁得到鋁和氧氣，陽極上氧離子失去電子發生氧化反應，電極反應式：2O2--4e-=O2↑；生成的氧氣在高溫下氧化石墨電極，發生的反應有C＋O2CO2（或2C＋O22CO）

故答案為：2O2--4e-=O2↑；C＋O2CO2（或2C＋O22CO）

（2）在酸性介質中CO氧化生成CO2，負極反應式為CO-2e-+H2O=CO2+2H+，

故答案為：CO-2e-+H2O=CO2+2H+；

（3）n（KOH）=0.075L×4molL-1=0.3mol，n（CO2）==0.2mol，因為二者恰好反應，則反應的離子方程式為2CO2+3OH-=CO32-+HCO3-+H2O，

故答案為：2CO2+3OH-=CO32-+HCO3-+H2O；

②因為碳酸根水解程度大于碳酸氫根，并且水解后都成堿性，所以離子濃度大小排序為c（K+）>c（HCO3-）>c（CO32-）>c（OH-）>c（H+），

故答案為：c（K+）>c（HCO3-）>c（CO32-）>c（OH-）>c（H+）；

③因為amolL-1KHCO3溶液的pH=8，所以c（OH-）=10-6mol/L，HCO3-+H2OH2CO3+OH-，c（OH-）=c（H2CO3）=10-6mol/L，水解程度小，消耗HCO3-可忽省不計，所以K==；

故答案為：；/span>

（4）①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H1=-571.6kJmol-1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJmol-1

③CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H3=-90.8kJmol-1

根據蓋斯定律知，①+②×-③得：CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-571.6kJmol-1-566.0kJmol-1×+90.8kJmol-1=-763.8kJmol-1，

故答案為：-763.8kJmol-1；

（5）從數據看，I和II達到相同狀態，說明平衡沒有移動，若該可逆反應是等氣體分子數反應，且反應物和產物都是氣態，增大壓強，平衡不移動，能縮短達到平衡的時間；加入催化劑也能加快反應速率，縮短達到平衡時間；等氣體分子數反應，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，達到平衡時，各物質的物質的量都等于0.5mol，所以K==1，

故答案為：增大壓強（或縮小體積）、加催化劑；1；