(13分)碳及其化合物有广泛的用途。
(1)写出用碳棒作电极电解饱和食盐水的离子方程式: 。
(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)
ΔH=" +131.3" kJ•mol-1,以上反应达到平衡后,在体积不变的条件下,以下措施有利于提高H2O的平衡转化率的是 。
A.升高温度
B.增加碳的用量
C.加入催化剂
D.用CO吸收剂除去CO(3)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中,发生以下反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下数据:
温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所 需时间/min | ||
H2O | CO | H2 | CO | ||
900 | 1.0 | 2.0 | 0.4 | 1.6 | 3.0 |
(4)工业生产是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。合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ•mol-1。实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如下图。
请回答下列问题:
①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为 ,判断依据是 。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其它条件相同,请在下图中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。
(共13分) (1)2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑(2分。写成化学方程式,扣1分;没配平、没写条件及没有气体上升符号总共扣1分)
(2)AD(2分。对1个1分,错1分扣1分,直到0分)
(3)0.17(4分。列式2分,可用物质的量也可用物质的量浓度;平衡常数的表达式1分;代数计算及结果1分,用物质的量代入计算扣1分。)
(4)使用催化剂(1分);实验Ⅱ与实验Ⅰ平衡状态相同,而实验Ⅱ达到平衡所需时间短(2分。两点各1分)
(5)(2分,纵坐标起点可以大于0。Ⅲ比Ⅰ快1分,比Ⅰ少1分)
题目分析:(1)惰性电极电解饱和食盐水的生成物是氯气、氢气和氢氧化钠,所以该反应的离子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。
(2)正反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,水蒸气的转化率增大,A正确;碳固体,增加固体碳的质量,平衡不移动;催化剂能同等程度改变正逆反应速率,但平衡不移动,B和C不正确;D中降低生成物的浓度,平衡向正反应方向移动,水蒸气的转化率增大,D正确,答案选AD。
(3) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始量(mol) 2 1 0 0
转化量(mol) 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡量(mol) 1.6 0.6 0.4 0.4
所以该反应的平衡常数K=
(4)①实验Ⅱ与实验Ⅰ平衡状态相同,而实验Ⅱ达到平衡所需时间短,所以实验Ⅱ使用的条件只能是催化剂。
②由于正反应是放热反应,所以升高温度反应速率增大,到达平衡的时间减少,但氮气的浓度降低,所以正确的图像是。
点评:固体是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题基础性强,主要是侧重对学生能力的考查。该题有利于培养学生的规范答题能力,也有利于培养学生严谨的逻辑思维能力,有利于调动学生的学习兴趣,激发学生的求知欲,提高学生的学习效率。