Question

（17分）化學在能源開發與利用中起著十分關鍵的作用。

　 （1）蘊藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀象冰的甲烷水合物固體。甲烷氣體燃燒和水汽化的熱化學方程式為：

　 CH₄（g）+2O?₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=－802.3kJ?mol^-1

　　　 H₂O（l）=H₂O（g） △H=+44kJ?mol^-1

　　　 則356g“可燃冰”（分子式為CH₄?9H₂O）釋放的甲烷氣體完全燃燒生成液態水，放出的熱量為　　　　　　 。

　 （2）熔融鹽燃料電池具有很高的發電效率，因而受到重視，可用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融鹽混合物作電解質，CO為負極燃氣，空氣與CO₂的混合氣體為正極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池，完成有關的電池反應式：正極反應式：

　　　 O₂+2CO₂+4e^-=2CO^2-₃，負極反應式　　　　　　　　 。

　 （3）已知一氧化碳與水蒸氣的反應為：

　　　 CO（g）+H₂O（g）　 　 CO₂（g）+H₂（g）

　 　　 ①T℃時，在一定體積的容器中，通入一定量的CO（g）和H₂O（g），發生反應并保持溫度不變，各物質濃度隨時間變化如下表：

T℃時物質的濃度(mol/L)變化

時間/min	CO(g)	H2O(g)	CO2(g)	H2(g)
0	0.200	0.300	0	0
2	0.138	0.238	0.062	0.062
3	0.100	0.200	0.100	0.100
4	0.100	0.200	0.100	0.100
5	0.116	0.216	0.084	c1
6	0.096	0.266	0.104	c2

　　　 第5、6min時的數據是保持溫度和體積不變時，改變某一條件后測得的。第4~5min之間，改變的條件是　　　　 。T℃時該化學反應的平衡常數是　　　　 。

　　　 ②已知420℃時，該化學反應的平衡常數為9，如果反應開始時，CO(g)和H₂O（g）的濃度都是0.01mol/L，則CO在此條件下的轉化率為　　　　　 。

　　　 ③397℃時，該反應的化學平衡常數為12，請判斷該反應的△H　　　 0（填“>、=、<”）。

（4）燃料電池中產生的CO₂氣體可以用堿液吸水得到Na₂CO₃和NaHCO₃。常溫下向20mL0.1mol/LNa₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/HCl溶液40mL，溶液中含碳元素的各種微粒（CO₂因逸出未畫出）物質的量分數（縱軸）隨溶液pH變化的部分情況如下圖所示。根據圖象回答下列問題：

　 ①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO^-₃、CO^2-₃（填：“能”或“不能”）　　 大量共存。②當pH=7時溶液中含碳元素的主要微粒為　　　　　　　　 ，此時溶液中c(HCO^-₃)　　　 c(Na⁺)（填“>、=、<”）。

Answer 1

（17分）

   （1）1780.6kJ（2分）

   （2）2CO+2CO^2-₃―4e^-=4CO₂（2分）

   （3）①增加H₂濃度（2分）0.5（2分）②75%（2分）③<（2分）

   （4）不能（2分）②H₂CO₃、HCO^-₃（2分）<（1分）