Question

碳和碳的化合物在生產、生活中的應用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的新的生活方式。
（1）將CO₂與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等。
①已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝ +489.0 kJ/mol
C(石墨)＋CO₂(g)＝2CO(g)   ΔH₂＝+172.5 kJ/mol
則CO還原Fe₂O₃的熱化學方程式為                                        ；
②氯化鈀（PdCl₂）溶液常被應用于檢測空氣中微量CO。PdCl₂被還原成單質，反應的化學方程式為                                                ；
（2）將兩個石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入C₃H₈和O₂構成丙烷燃料電池。
①負極電極反應式是：                                            ；
②某同學利用丙烷燃料電池設計了一種電解法制取Fe(OH)₂的實驗裝置（如下圖所示），通電后，溶液中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色。下列說法中正確的是          （填序號）

A．電源中的a一定為正極，b一定為負極
B．可以用NaCl溶液作為電解液
C．A、B兩端都必須用鐵作電極
D．陰極發生的反應是：2H⁺＋2e^－＝H₂↑
（3）將不同量的CO(g)和H₂O(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三組數據：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

 
①該反應的正反應為          （填“吸”或“放”）熱反應；
②實驗2中，平衡常數K＝          ；
③實驗3跟實驗2相比，改變的條件可能是                （答一種情況即可）；
（4）將2.4g碳在足量氧氣中燃燒，所得氣體通入100mL 3.0mol/L的氫氧化鈉溶液中，完全吸收后，溶液中所含離子的物質的量濃度由大到小的順序                   。

Answer 1

（1）①Fe₂O₃(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO₂(g)   ΔH＝﹣28.5kJ/mol
②PdCl₂＋CO＋H₂O＝Pd＋CO₂＋2HCl
（2）①C₃H₈－20e^-＋26OH^-＝3CO₃^2-＋17H₂O    ②BD
（3）① 放熱   ② K＝  ③使用了催化劑；加大了壓強
（4）c(Na⁺)＞c(HCO₃^-)＞c(CO₃^2-)＞c(OH^-)＞c(H⁺)

試題分析：（1）①將第一個方程式減去3倍的第二個方程式可得目標方程式，反應熱作相應的變化的即可。
②Pd被還原，則CO被氧化為CO₂，根據原子守恒還應有H₂O參與反應，另一種產物為HCl。
（2）①電池原理是丙烷燃燒，生成的CO₂會與KOH反應生成碳酸鹽。燃料電池通入燃料丙烷的一極是負極，因此負極的電極反應式為C₃H₈－20e^-＋26OH^-＝3CO₃^2-＋17H₂O。
②用電解法制備Fe(OH)₂，陽極材料用Fe，電極反應式為Fe-2e^－=Fe²⁺，陰極溶液中的H⁺放電，電極反應式為2H⁺+2e^－=H₂↑，電解質可用NaCl溶液。反應產生H₂，使生成物處于還原氛圍中，因此A、B兩極都可作陽極。
（3）①實驗2與實驗1相比，各物質的物質的量減少一半，平衡CO₂應為0.8mol，但溫度升高，此時CO₂的為0.4mol，說明升高溫度平衡逆向移動，逆反應吸熱，則正反應為放熱反應。
②根據題意有：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)
初始量/mol     1      2            0      0
變化量/mol     0.4    0.4           0.4     0.4              
平衡量/mol     0.6    1.6           0.4     0.4

③實驗3與實驗2相比，平衡狀態未變，但反應速率加快，因此改變的條件可能是加入催化劑或增大壓強。
（4）根據題中所給的各物質的物質的量，可知反應后所得的是等物質的量的Na₂CO₃、NaHCO₃的混合溶液，CO₃^2-、HCO₃^-水解使溶液顯堿性，且CO₃^2-的水解程度大于HCO₃^-，因此溶液中各離子的物質的量濃度由大到小的順序為c(Na⁺)＞c(HCO₃^-)＞c(CO₃^2-)＞c(OH^-)＞c(H⁺)。