(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 。
(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+) 。
题目分析:(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+) 。