問題詳情:
運用化學反應原理知識回答下列有關碳和碳的化合物的問題:
(1)汽車尾氣的主要污染物是NO以及燃料燃燒不完全所產生的CO,它們是現代化城市的重要大氣污染物,爲了減輕汽車尾氣造成的大氣污染,人們開始探索利用NO和CO在一定條件下轉化爲兩種無毒氣體E和F的方法(已知該反應△H<0). 在2 L密閉容器中加入一定量NO和CO,當溫度分別在T1和T2時,測得各物質平衡時物質的量如下表:
物質 T/℃ n/mol | NO | CO | E | F |
初始 | 0.100 | 0.100 | 0 | 0 |
T1 | 0.020 | 0.020 | 0.080 | 0.040 |
T2 | 0.010 | 0.010 | 0.090 | 0.045 |
①請結合上表數據,寫出NO與CO反應的化學方程式 .
②上述反應T1℃時的平衡常數爲K1,T2℃時的平衡常數爲K2,根據表中數據計算K1= 。根據表中數據判斷,溫度T1和T2的關係是(填序號)__________。
A.T1>T2B.T1<T2 C.T1=T2 D.無法比較
(2)反應生成的氣體E經常用*氧化*來吸收,現有0.4molE,若用200mL 3mol/L NaOH溶液將其完全吸收,溶液中離子濃度由大到小的順序爲: .
(3)已知CH4、H2和CO的燃燒熱分別爲890.3kJ/mol,285.8 kJ/mol和283.0 kJ/mol,工業上利用天然氣(主要成分是CH4)與CO2進行高溫重整製備CO和H2,寫出該反應的熱化學方程式: .
(4)CO還可以用做燃料電池的燃料,某熔融鹽燃料電池具有高的發電效率,因而受到重視,該電池用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融鹽混合物作電解質,CO爲負極燃氣,空氣與CO2 的混合氣爲正極助燃氣,製得在 650 ℃下工作的燃料電池,寫出其負極和正極電極反應方程式:負極: ;正極: .
【回答】
【知識點】化學平衡移動、計算、熱化學方程式書寫、蓋斯定律、電極反應式的書寫
【*解析】 (1)①2CO+2NO N2+2CO2(2分)
②3200 L/mol(或3200)(2分) A(2分)
⑵C(Na+)>C(HCO3-)>C(CO32-)>C(OH -)>C(H+)(2分)
(3) CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=+247.3 kJ•mol -1(2分)
⑷2CO+2CO32--4e-=4CO2(2分)O2+2CO2+4e-=2CO32-(2分)
解析:(1)①NO和CO在一定條件下轉化爲兩種無毒氣體E和F,是氮氣和二氧化碳,反
應的方程式爲2CO+2NO N2+2CO2;透過平衡時各物質的物質的
量也驗*這一反應;②利用“三段式”進行計算:2CO + 2NO N2 + 2CO2
始態濃度(mol/L)0.05 0.05 0 0
變化量(mol/L) 0.04 0.04 0.02 0.04
平衡濃度(mol/L) 0.01 0.01 0.02 0.04
則K=C(N2)·C2(CO2)/ C2(CO)·C2(NO)=3200 L/mol;
該反應放熱,從表中看出,從T1到T2,平衡正向移動,降低溫度,故A.T1>T2;
(2)氣體E是CO2,0.4mol CO2,用200mL 3mol/L NaOH溶液(物質的量是0.6mol)將其完全吸收,產物生成0.2molNa2CO3和0.2molNaHCO3,CO32-和HCO3-要水解使溶液呈鹼*,前者的水解程度遠大於後者,所以離子濃度大小:
C(Na+)>C(HCO3-)>C(CO32-)>C(OH -)>C(H+)
(3) 根據CH4、H2、和CO的燃燒熱可知,各物質燃燒的熱化學方程式: ①O2(g)+2H2(g)=2H2O(L)△H=-571.6kJ•mol -1; ②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(L)△H=-890.3kJ•mol-1; ③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1, 利用蓋斯定律將②-①-③可得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247. 3 kJ•mol -1;
(4)在燃料池中,正極上是CO2發生失去電子的氧化反應,電極反應爲:O2+2CO2+4e-=2CO32-,負極上是CO發生失電子的氧化反應,反應式:2CO+2CO32--4e-=4CO2,在轉移電子一樣多的情況下,兩極反應相加得到總反應:2CO+O2=2CO2;
【思路點撥】本題考查比較綜合,可逆反應平衡常數的簡單計算方法,蓋斯定律的應用。注意書寫熱化學方程式的要領;電極反應式的書寫要看電解質中的離子存在形式。難度中等。
知識點:化學平衡
題型:填空題