Question

碳及其化合物有廣泛的用途．
（1）在電化學中，常用碳作電極：
①在酸性鋅錳干電池中，碳棒作

 

極．
②若用碳棒和鐵棒做電極電解飽和食鹽水生產燒堿時，碳棒作

 

極，反應的離子方程式

 

．
（2）將水蒸氣通過紅熱的碳可產生水煤氣：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol，達到平衡后，體積不變時，能提高H₂O的平衡轉化率的措施是

 

．
A．升高溫度                B．增加碳的用量
C．加入催化劑              D．用CO吸收劑除去CO
（3）將一定量的CO（g）和H₂O（g）通過某恒容的密閉容器中，發(fā)生反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）得到如下數據：

溫度/℃	起始濃度mol/L		平衡濃度mol/L
	CO（g）	H2O（g）	H2（g）
900	2.0	0.8	0.4

通過計算，該反應的平衡常數為：

 

．
（4）工業(yè)上把水煤氣中的混合氣體處理后，獲得較純的H₂用于合成氨：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol某同學在不同實驗條件下模擬化工生產進行實驗，N₂濃度隨時間變化如圖1：

①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ改變的條件為：

 

．
②實驗Ⅲ比實驗I的溫度要高，其它條件相同，請在圖2畫出實驗Ⅰ和實驗Ⅲ中NH₃濃度隨時間變化的示意圖．

Answer 1

分析：（1）鋅錳干電池中，碳為正極，電解飽和食鹽水時，碳為陽極，發(fā)生氧化反應，氯離子被氧化生成氯氣；
（2）達到平衡后，體積不變時，能提高H₂O的平衡轉化率，應使平衡向正反應方向移動；
（3）計算出各物質的平衡濃度，結合平衡常數的表達式計算；
（4）①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ達到平衡時間少，說明反應速率增大，但平衡不移動，應加入催化劑；
②正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，氨氣的轉化率減小．

解答：解：（1）鋅錳干電池中，碳為正極，電解飽和食鹽水時，碳為陽極，發(fā)生氧化反應，氯離子被氧化生成氯氣，反應的電極方程式為2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：①正；②陽；2Cl^-+2H₂O 

電解  .

 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）達到平衡后，體積不變時，能提高H₂O的平衡轉化率，應使平衡向正反應方向移動，而加入固體或加入催化劑，平衡都不移動，故答案為：AD；
（3）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）   2.0     0.8       0       0
轉化（mol/L）   0.4     0.4       0.4     0.4
平衡（mol/L）   1.6     0.4       0.4     0.4
K=

0.4×0.4

1.6×0.4

=0.25，
故答案為：0.25；
（4）①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ達到平衡時間少，說明反應速率增大，但平衡不移動，應加入催化劑，而壓強、溫度都可使平衡移動，故答案為：使用催化劑；
②正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，氨氣的轉化率減小，則平衡濃度減小，圖象為，
故答案為：．

點評：本題考查較為綜合，涉及原電池、電解質以及化學平衡問題，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意把握化學平衡常數的應用以及平衡移動的影響因素，難度中等．