碳及其化合物有广泛的用途。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)ΔH=" +131.3"

题文

（19分）碳及其化合物有广泛的用途。
（1）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) ΔH=" +131.3" kJ•mol^-1，以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施加快反应速率且有利于提高H₂O的平衡转化率的是         。(填序号)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 E.增大压强（2）又知，C（s）+ CO₂（g）

2CO（g） △H=+172.5kJ•mol^-1
写出C（s）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的热化学方程式                            。  
（3）甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池负极反应式为：                         。
若用该电池提供的电能电解600mLNaCl溶液，设有0.01molCH₃OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl₂全部溢出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解结束后所得溶液的pH=                
（4）将一定量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中，发生以下反应：
CO(g)＋H₂O(g)

 CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下数据：
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所x需时间/min
H₂O
CO
H₂
CO
900
1.0
2.0
0.4
1.6
3.0
通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字) 。
改变反应的某一条件，反应进行到tmin时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 4.5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为（用一个离子方程式表示） 。
（5）工业生产是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。合成氨反应原理为：N₂(g)+3H₂(g)

2NH₃(g)  ΔH＝-92.4kJ•mol^-1。实验室模拟化工生产，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如下图。
不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如下图1。


    


图1                             图2
请回答下列问题：
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。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）A （2分）  
（2）C(s)+2H₂O(g)

CO₂(g)+2H₂(g) ∆H="90.1" kJ•mol^-1（3分）
（3）CH₃OH(g) +8OH‾-6e^-=CO₃²‾ +6H₂O （3分）  13（2分）
（4）K=

 =

=0.17  （3分）
2CO₂ +3OH^- ===CO₃^2- + HCO₃^- + H₂O （3分）
（5）①使用催化剂（1分）。
②

   （2分，纵坐标起点可以大于0。Ⅲ比Ⅰ快1分，比Ⅰ少1分）

解析

（1）A、升高温度，化学反应速率加快，正反应为吸热反应，平衡向正反应方向移动，提高H₂O的平衡转化率，正确；B、碳为固体，增加碳的量，反应速率和平衡都不变，错误；C、加入催化剂，平衡不移动，错误；D、用CO吸收剂除去CO可提高H₂O的平衡转化率，但反应速率减小，错误；E、增大压强，平衡向逆反应方向移动，H₂O的平衡转化率减小，错误。
（2）首先写出C（s）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的化学方程式并注明状态，C(s)+2H₂O(g)

CO₂(g)+2H₂(g)，然后根据盖斯定律求焓变，∆H=2∆H₁—∆H₂="2×131.3" kJ•mol^-1—172.5kJ•mol^-1="90.1" kJ•mol^-1，可得热化学方程式。
（3）甲醇在电池负极上失去电子，KOH溶液作电解质溶液，生成CO₃²‾和H₂O，配平可得电解方程式：CH₃OH(g) +8OH‾-6e^-=CO₃²‾ +6H₂O；电池和电解池通过的电量相等，根据电极方程式和电子转移可得：CH₃OH ~ 6e‾ ~ 6OH‾，则n（OH‾）=6n（CH₃OH）=0.06mol，则c（OH‾）=0.06mol÷0.6L=0.1mol•L‾¹，可得pH=13。
（4）根据三段式进行计算：
H₂O (g) + CO(g)

 H₂(g) + CO₂(g)
起始浓度（mol•L‾¹）    0.5      1          0      0
转化浓度（mol•L‾¹）    0.2     0.2         0.2     0.2
平衡浓度（mol•L‾¹）    0.3     0.8         0.2     0.2
K=

 =

=0.17
若CO₂与NaOH的物质的量之比为1:1，生成NaHCO₃，若CO₂与NaOH的物质的量之比为1:2，生成Na₂CO₃，题目所给CO₂物质的量为0.6mol，NaOH的物质的量为：0.2L×4.5mol•L‾¹=0.9mol，二者物质的量之比为2:3，生成CO₃²‾和HCO₃‾，配平可得离子方程式：2CO₂ +3OH^- ===CO₃^2- + HCO₃^- + H₂O
（5）根据图像可知实验Ⅱ反应速率加快，但化学平衡没有移动，所以实验Ⅱ改变的条件为使用了催化剂；实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，反应速率加快，因为该反应为放热反应，所以升温平衡向逆反应方向移动，平衡时NH₃的平衡浓度减小，可画出图像。

考点

据考高分专家说，试题“（19分）碳及其化合物有广泛的用途。（1.....”主要考查你对 [离子方程式 ]考点的理解。

离子方程式

离子方程式：
用实际参加反应的离子符号表示离子反应的式子。

离子方程式书写规则：
①写：写出化学反应方程式
②拆：把易溶于水、易电离的物质写成离子形式，难容难电离的物质及气体等仍用化学式表示
③删：删去方程式两边不参加反应的离子
④查：检查离子方程式两边各元素的原子个数和电荷总数是否相等
离子方程式书写及正误的判断方法：
①判断反应是否在水溶液中进行
因为电解质在水溶液中可以电离为自由移动的离子，在这种条件下才能发生离子反应。
②判断反应能否发生。
如果反应不能发生，当然也就没有离子方程式可言。
③判断反应物、生成物是否正确。
④判断质量和电荷是否守恒。
离子方程式不仅要质量守恒，而且反应前后各离子所带电荷总数必须相等。
⑤判断氧化物、难溶物、气体、单质、难电离的弱酸、弱碱、水是否写成了分子形式，而易电离的物质是否写成离子形式。
⑥判断连接符号“=”和“”及状态符号“↑”和“↓”运用是否正确。
强电解质的电离、不可逆反应、双水解反应用“=”；弱电解质电离、可逆反应、水解反应用“”。复分解反应、水解反应生成的难溶物用“↓”，气体用“↑”；单水解反应生成的难溶物不用“↓”，气体不用“↑”。
⑦判断微溶物的处理是否正确。
微溶物做反应物时，一般用离子形式，做生成物时一般用分子式。
⑧判断反应物的滴加顺序与方程式中生成物是否一致。
如：把碳酸钠溶液滴加到盐酸溶液中，和把盐酸滴加到碳酸钠溶液中反应产物是不同的。
⑨判断反应物的相对量与产物是否一致。
有些反应因反应物的量不同会生成不同的产物。如：CO₂、SO₂、H₂S等气体与碱溶液反应时，若气体少量，则生成正盐；若气体过量，则生成酸式盐。
⑩判断电解质在写成离子形式时阴阳离子个数比是否合理。
如Ba(OH)₂溶液和稀H₂SO₄反应的离子方程式往往错误写成： ，正确为：

书写与量有关的离子方程式：
基本方法是：把物质的量少的物质的系数定为1，其他物质按最大量消耗。

1.因滴加顺序不同造成连续反应

• HCl与Na₂CO₃

向Na₂CO₃溶液中滴入盐酸溶液至过量，其离子反应分步写 （1）CO₃^2-+H⁺==HCO₃^- （2）HCO₃^-+H⁺==CO₂↑+H₂O
若向盐酸溶液中滴入Na₂CO₃溶液至不再产生气体，其离子反应一步完成 CO₃^2-+2H⁺==CO₂↑+H₂O
若向足量Na₂CO₃溶液中加入少量的盐酸溶液，其离子方程式为： CO₃^2-+H⁺==HCO₃^-

• HCl与NaAlO₂ 

向Na₂CO₃溶液中滴入盐酸溶液至过量，其离子反应分步写 （1）CO₃^2-+H⁺==HCO₃^- （2）HCO₃^-+H⁺==CO₂↑+H₂O
若向盐酸溶液中滴入Na₂CO₃溶液至不再产生气体，其离子反应一步完成 CO₃^2-+2H⁺==CO₂↑+H₂O
若向足量Na₂CO₃溶液中加入少量的盐酸溶液，其离子方程式为： CO₃^2-+H⁺==HCO₃^-  

• AlCl₃与NaOH 

向AlCl₃溶液中滴入NaOH溶液至过量，其离子反应分步写 （1）Al³⁺+3OH^-==Al(OH)₃↓ （2）Al(OH)₃+OH^-==AlO₂^-+2H₂O
若向NaOH溶液中加入少量AlCl₃溶液，其离子反应一步完成 Al³⁺+4OH^-==AlO₂^-+2H₂O
若向足量Al₂(SO₄)₃溶液中加入少量的NaOH溶液，其离子方程式为： Al³⁺+3OH^-==Al(OH)₃↓

• AgNO₃与NH₃·H₂O

 向AgNO₃溶液中滴入稀NH₃·H₂O至过量，其离子反应分步写（1） Ag⁺+NH₃·H₂O==AgOH↓+NH₄⁺    (2)AgOH+2NH₃·H₂O==Ag(NH₃)₂⁺+OH^-+2H₂O
 若向NH₃·H₂O溶液中加入少量AgNO₃，其离子反应一步完成 Ag⁺+3NH₃·H₂O==Ag(NH₃)₂⁺+OH^-+NH₄⁺+2H₂O 
 若向足量AgNO₃溶液中滴入少量NH₃·H₂O，其离子方程式为：Ag⁺+NH₃·H₂O==AgOH↓+NH₄⁺

• CO₂与NaOH

向NaOH溶液中通人CO₂气体至过量，其离子反应分步写 （1）2OH^-+CO₂==CO₃^2-+H₂O (2)CO₃^2-+CO₂+H₂O==2HCO₃^-
若向足量NaOH溶液中通人少量CO₂气体，其离子方程式为： 2OH^-+CO₂==CO₃^2-+H₂O
若向NaOH溶液中通人过量CO₂气体，其离子反应一步完成 OH^-+CO₂==HCO₃^-

2.过量型：

向足量的Ca(HCO₃)₂溶液中逐渐滴入NaOH溶液          OH-+Ca²⁺+HCO₃^-==H₂O+CaCO₃↓
向足量的NaOH溶液中逐渐滴入Ca(HCO₃)₂溶液        Ca²⁺+2HCO₃^-+2OH^-==2H₂O+CaCO₃↓+CO₃^2-
Fe与HNO₃ ：铁过量时：Fe+4HNO₃==Fe(NO₃)₃+NO↑+2H₂O
                       铁不足时：3Fe+8HNO₃==3Fe(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O

3.定量型：

因还原性I^->Fe²⁺>Br^-,所以在FeI₂或者FeBr₂中通入一定量的Cl₂，发生不同的离子反应，依次为：
（1）2I^-+Cl₂==2Cl^-+I₂（2）2Fe²⁺+Cl₂==2Fe³⁺+2Cl^-（3）2Br^-+Cl₂==2Cl^-+Br₂

4.目标型

向明矾溶液逐滴滴加Ba(OH)₂溶液至硫酸根离子刚好沉淀完全         Al³⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+4OH^-==AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O
向明矾溶液逐滴滴加Ba(OH)2溶液至铝离子刚好沉淀完全                Al³⁺SO₄^2-+Ba²⁺+3OH^-==Al(OH)₃↓+2BaSO₄↓

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