Question

碳及其化合物有广泛的用途．
（1）在电化学中，常用碳作电极：
①在酸性锌锰干电池中，碳棒作

 

极．
②若用碳棒和铁棒做电极电解饱和食盐水生产烧碱时，碳棒作

 

极，反应的离子方程式

 

．
（2）将水蒸气通过红热的碳可产生水煤气：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol，达到平衡后，体积不变时，能提高H₂O的平衡转化率的措施是

 

．
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）通过某恒容的密闭容器中，发生反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）得到如下数据：

温度/℃	起始浓度mol/L		平衡浓度mol/L
	CO（g）	H2O（g）	H2（g）
900	2.0	0.8	0.4

通过计算，该反应的平衡常数为：

 

．
（4）工业上把水煤气中的混合气体处理后，获得较纯的H₂用于合成氨：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol某同学在不同实验条件下模拟化工生产进行实验，N₂浓度随时间变化如图1：

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，请在图2画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图．

Answer 1

分析：（1）锌锰干电池中，碳为正极，电解饱和食盐水时，碳为阳极，发生氧化反应，氯离子被氧化生成氯气；
（2）达到平衡后，体积不变时，能提高H₂O的平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动；
（3）计算出各物质的平衡浓度，结合平衡常数的表达式计算；
（4）①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ达到平衡时间少，说明反应速率增大，但平衡不移动，应加入催化剂；
②正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，氨气的转化率减小．

解答：解：（1）锌锰干电池中，碳为正极，电解饱和食盐水时，碳为阳极，发生氧化反应，氯离子被氧化生成氯气，反应的电极方程式为2Cl^-+2H₂O

电解  .

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

电解  .

 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）达到平衡后，体积不变时，能提高H₂O的平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动，而加入固体或加入催化剂，平衡都不移动，故答案为：AD；
（3）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）   2.0     0.8       0       0
转化（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，
故答案为：0.25；
（4）①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ达到平衡时间少，说明反应速率增大，但平衡不移动，应加入催化剂，而压强、温度都可使平衡移动，故答案为：使用催化剂；
②正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，氨气的转化率减小，则平衡浓度减小，图象为，
故答案为：．

点评：本题考查较为综合，涉及原电池、电解质以及化学平衡问题，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，注意把握化学平衡常数的应用以及平衡移动的影响因素，难度中等．