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(2014•天津一模)碳及其许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:化学作业 时间:2024/04/29 23:32:45
(2014•天津一模)碳及其许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用.
(1)①依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是______(填序号).
A.C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H>0
B.Na2CO3(aq)+2HCl(aq)═2NaCl(aq)+H2O(l)+CO2(g)△H<0
C.2CO2(g)═2CO(g)+O2(g)△H>0
D.CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H<0
②在一定条件下CO2和H2反应生成的乙醇可作为燃料电池的燃料,已知乙醇燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液,该电池负极的电极反应式为______,每消耗23g乙醇理论上转移的电子的物质的量为______mol
(2)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH22].已知:
①2NH3(g)+CO2(g)═NH2CO2 NH4(s)△H=-l59.5kJ•mol-1
②NH2CO2NH4(s)═CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ•mol-1
③H2O(l)═H2O(g)△H=+44.0kJ•mol-1
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为______
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物.向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,发生反应:
C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2 (g)△H<0
在t1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
 时间(min)
浓度(mol•L-1
 010 15 20 25 
 NO 1.00 0.60 0.40 0.400.52  0.52
 N2 0 0.20 0.30 0.30 0.39 0.39
 CO2 0 0.20 0.30 0.30 0.39 0.39
(1)该反应的平衡常数K=______(保留两位小数).0~5min时间内平均υ(NO)=______ mol•L-1
min-1
(2)15min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是______.(写出一种方法即可)
(3)若t2℃,反应重新达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:2:2,则该反应的t1______t2(填“>”或“<”).
(1)①A.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H>0,为氧化还原反应,但为吸热反应,不能设计为原电池,故A错误;
B.Na2CO3(aq)+2HCl(aq)═2NaCl(aq)+H2O(l)+CO2(g)△H<0,不属于氧化还原反应,不能设计为原电池,故B错误;
C.2CO2(g)═2CO(g)+O2(g)△H>0,属于氧化还原反应,但为吸热热反应,不能设计为原电池,故C错误;
D、CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H<0,是氧化还原反应,反应放热,能自发进行可以设计为原电池,故D正确;
故答案为:D;
②在乙醇燃料电池中,负极上是燃料乙醇发生失电子的氧化反应,在碱性环境下的电极反应为:C2H6O+16OH--12e-=2CO32-+11H2O,每消耗23g乙醇物质的量=
23g
46g/mol=0.5mol,理论上转移的电子的物质的量=0.5mol×12=6mol;
故答案为:C2H6O+16OH--12e-=2CO32-+11H2O;6;
(2)①2NH3(g)+CO2(g)═NH2CO2 NH4(s)△H=-l59.5kJ•mol-1
②NH2CO2NH4(s)═CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ•mol-1
③H2O(l)═H2O(g)△H=+44.0kJ•mol-1
依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(l)△H=-87.0KJ/mol;
故答案为:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(l)△H=-87.0KJ/mol;
(3))①依据图表数据分析得到平衡状态各物质的平衡浓度,结合平衡常数概念计算,C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g),平衡浓度c(N2)=0.39mol/L;c(CO2)=0.39mol/L;c(NO)=0.52mol/L;反应的平衡常数K=
c(N2)c(CO2)
c2(NO)=
0.39×0.39
0.522=0.56;0~5min时间内平均υ(NO)=
1.0mol/L−0.60mol/L
5min=0.08mol/L•min;
故答案为:0.56;0.08;
②15min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g),依据图表数据分析,平衡状态物质浓度增大,平衡常数随温度变化,平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度;依据数据分析,氮气浓度增大,二氧化碳和一氧化氮浓度增大,反应前后气体体积不变,所以可能是减小溶液体积,加入一定量一氧化氮或通入等体积氮气和二氧化碳;
故答案为:减小溶液体积,加入一定量一氧化氮或通入等体积氮气和二氧化碳;

③逆反应是吸热反应,则正反应是放热反应,若温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比从为3:2:2,氮气和二氧化碳难度之比始终为1:1,所以3:2>0.52:0.39=52:39,说明平衡向逆反应方向移动,t1<t2
故答案为:<.
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