Question

(12分)歐盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排稅以應(yīng)對冰川融化和全球變暖，使得對如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用碳資源的研究顯得更加緊迫。請運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識研究碳及其化合物的性質(zhì)

(1)用電弧法合成的儲氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質(zhì)），這種顆�？捎萌缦卵趸�法提純，請完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式：(系數(shù)按順序填在答題卷上)

___ C+ ___ KMnO₄+ ____ H₂SO₄→____CO₂↑+ ____MnSO₄ + ____K₂SO₄+ ____H₂O 

(2)活性炭可處理大氣污染物NO。在2 L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質(zhì)），生成氣體E和F。當(dāng)溫度分別在T₁和T₂時(shí)，測得各物質(zhì)平衡時(shí)物質(zhì)的量如下表：

物質(zhì)       n/mol T/℃	活性炭	NO	E	F
初始	2.030	0.100	0	0
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①請結(jié)合上表數(shù)據(jù)，寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式                   。

②根據(jù)上述信息判斷，溫度T₁和T₂的關(guān)系是（填序號）           。

a．T₁＞T₂            b．T₁＜T₂        c．無法比較

(3)CO₂經(jīng)常用氫氧化鈉來吸收，現(xiàn)有0.4molCO₂，若用200ml  3mol/LNaOH溶液將其完全吸收，溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)椋?u>                           

(4)CO還可以用做燃料電池的燃料，某熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，該電池用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融鹽混合物作電解質(zhì)， CO 為陽極燃?xì)�，空氣與 CO2 的混和氣為陰極助燃?xì)猓�制得�?650 ℃下工作的燃料電池，其陽極反應(yīng)式:2CO + 2CO₃^2－ =4CO₂ +4e^－ 則 陰極反應(yīng)式：               ，電池總反應(yīng)式：                      。

 

Answer 1

【答案】

（12分）（1）5、4、6、5、4、2、6（2分）

（2）①C+2NON₂+CO₂（2分）②c  （2分） 

（3）c(Na⁺) > c(HCO₃^-) > c(CO₃^2-) > c(OH^-) > c(H⁺)（2分）

（4）O₂  + 2CO₂  +4e^-  =2 CO₃^2- （2分） , 2CO+ O₂ = 2CO₂（2分）

【解析】】（1）考查氧化還原反應(yīng)方程式的配平，配平的依據(jù)是電子的得失守恒。碳是還原劑，化合價(jià)升高4個(gè)單位。KMnO₄是氧化劑，錳元素的化合價(jià)降低5鉻單位，所以1mol氧化劑得到5mol電子，即氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是4︰5，所以方程式為3C + 2K₂Cr₂O₇ +8H₂SO₄ = 3CO₂↑ + 2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ +8H₂O

（2） ①  C  +  NO  E↑  +   F↑

初n:  2.030    0.100        0         0

⊿n： 0.030    0.060       0.030     0.030

T1 n:  2.000    0.040       0.030     0.030

由各物質(zhì)的⊿n及原子守恒，可知化學(xué)方程式為：C+2NON₂ +CO₂

②根據(jù)上述信息無法判斷溫度T₁和T₂的關(guān)系，因?yàn)樯鲜隹赡娣磻?yīng)正反應(yīng)是吸熱還是放熱反應(yīng)并不知道

（3）由題意知：3NaOH+2CO₂=Na₂CO₃ + NaHCO₃ + H₂O

由于Na₂CO₃水解較NaHCO₃強(qiáng)，所以c(Na⁺) > c(HCO₃^-) > c(CO₃^2-) > c(OH^-) > c(H⁺)

（4）電池的總反應(yīng)為：2CO+ O₂ = 2CO₂，減去陽極反應(yīng)式：2CO + 2CO₃^2－ =4CO₂ +4e^－即可得到陰極反應(yīng)式：O₂  + 2CO₂  +4e^-  =2 CO₃^2-