Question

歐盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排稅以應(yīng)對(duì)冰川融化和全球變暖，使得對(duì)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(qǐng)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)研究碳及其化合物的性質(zhì)。

（1）用電弧法合成的儲(chǔ)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(qǐng)完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

（2）焦炭可用于制取水煤氣。測(cè)得12 g 碳與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了131．6 kJ熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 。

（3）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(cè)得各物質(zhì)平衡時(shí)物質(zhì)的量如下表：

上述反應(yīng)T1℃時(shí)的平衡常數(shù)為K1，T2℃時(shí)的平衡常數(shù)為K2。

Ⅰ．計(jì)算K1= 。

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

（4）CO2經(jīng)常用氫氧化鈉來吸收，現(xiàn)有0．4 molCO2，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? 。

（5）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為負(fù)極燃?xì)�，空氣與CO2的混和氣為正極助燃?xì)�，制得�?650 ℃下工作的燃料電池，其負(fù)極反應(yīng)式：則

正極反應(yīng)式：___ ，電池總反應(yīng)式 。

 

Answer 1

（1）5、4、6、5、4、2、6（2）C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)，ΔH=＋131.6 kJ?mol—1（3）①Ⅰ．0.5625 Ⅱ．c（4）c(Na+) > c(HCO3-) > c(CO32-) > c(OH-) > c(H+)（5）O2 +2CO2+4e-=2CO32-, 2CO+O2=2CO2

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)中C元素的化合價(jià)由0升高為+4價(jià)，一個(gè)碳化合價(jià)變化4，Cr元素的化合價(jià)由+6價(jià)降低為+3價(jià)，1個(gè)K2Cr2O7化合價(jià)變化6，4和6的最小公倍數(shù)為12，由化合價(jià)升降總數(shù)相等可知，C的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3，K2Cr2O7的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2，由于產(chǎn)物中有Cr2(SO4)3，所以未知的反應(yīng)物為H2SO4，最后由質(zhì)量守恒定律可知得化學(xué)反應(yīng)為3C+2K2Cr2O7+8H2SO4═3CO2+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+8H2O（2）12g碳的物質(zhì)的量為1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H2，吸收131.6kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.6 kJ?mol-1（3）Ⅰ、平衡時(shí)c（NO）==0.02mol/L，c（N2）=c（CO2）==0.015mol/L，故T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1===0.5625；Ⅱ、由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T1變?yōu)?/span>T2，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，故答案為：c；（4）NaOH先與CO2反應(yīng)生成CO32-離子后過量CO2與再CO32-離子反應(yīng)生成HCO3-離子，由題意知有0.4mol CO2，200ml 3mol/LNaOH溶液中含有NaOH0.6mol，即NaOH先完全反應(yīng)生成Na2CO3后再生成NaHCO3：

CO2+2NaOH=Na2CO3 CO2+Na2CO3+H2O =2NaHCO3

1 2 1 1 1 2

0.3 0.6 0.3 0.1 0.1 0.2

所得溶液中有0.2mol Na2CO3，0.2mol NaHCO3，又鈉離子沒有參與反應(yīng)反應(yīng)其濃度最大，CO32-水解生成OH-和HCO3-，而HCO3-水解大于電離，生成OH-，使得c(HCO3-) > c(CO32-)，c(OH-) > c(H+)，故c(Na+) > c(HCO3-) > c(CO32-) > c(OH-) > c(H+)（5）該燃料電池中，通入CO的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2CO-4e-+2CO32-═4CO2，通入氧氣和CO2的混合氣體一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+4e-+2CO2═2CO32-電池總反應(yīng)式2CO+O2=2CO2

考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)方程式的配平；熱化學(xué)方程式；水解與電離；化學(xué)平衡的計(jì)算；化學(xué)平衡的影響因素；化學(xué)電源新型電池