Question

請運用化學反應原理的相關知識研究碳及其化合物的性質．
（1）請完成該反應的化學方程式：（系數(shù)按順序填在答題卷上）

 

C+

 

 KMnO₄+

 

H₂SO₄→

 

CO₂↑+

 

MnSO₄+

 

K₂SO₄+

 

H₂O
（2）焦炭可用于制取水煤氣．測得12g 碳與水蒸氣完全反應生成水煤氣時，吸收了131.6kJ熱量．該反應的熱化學方程式：

 

（3）活性炭可處理大氣污染物NO．在2L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質），生成氣體E和F，E和F均為空氣的組成成分．當溫度分別在T₁和T₂時，測得各物質平衡時物質的量如下表：

物質 溫度	活性炭（mol）	NO（mol）	E（mol）	F（mol）
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寫出NO與活性炭反應的化學方程式

 

．
②根據(jù)上述信息判斷，溫度T₁和T₂的關系是（填序號）

 

．
a．T₁＞T₂            b．T₁＜T₂         c．無法比較
（4）CO₂經(jīng)常用氫氧化鈉溶液來吸收，現(xiàn)有0.4molCO₂，若用200mL 3mol/L NaOH溶液將其完全吸．回答下列問題：
①所得溶液的溶質是

 

（填化學式）．
②溶液中下列關系正確的是

 

（填字母序號）．
a．c（Na⁺）＞c（CO

2- 3

）＞c（OH^-）＞c（HCO

- 3

）
b．c（Na⁺）＞c（HCO

- 3

）＞c（CO

2- 3

）＞c（OH^-）
c．c（Na⁺）=2c（CO

2- 3

）+c（HCO

- 3

）+c（H₂CO₃）
d．c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+2c（CO

2- 3

）+c（HCO

- 3

）
（5）CO₂在自然界循環(huán)時可與CaCO₃反應，CaCO₃是一種難溶物質，其Ksp=3.8×10^-9．CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，現(xiàn)將等體積的一定濃度的CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合，若混合前Na₂CO₃溶液的濃度為1.9×10^-4mol/L，則混合后若生成沉淀所需原CaCl₂溶液的最小濃度為

 

．

Answer 1

分析：（1）氧化還原反應中，化合價升高數(shù)值=化合價降低數(shù)值=轉移電子數(shù)，根據(jù)得失電子守恒來配平方程式即可；
（2）根據(jù)熱化學方程式中系數(shù)和焓變之間的關系來書寫；
（3）①一氧化氮和C單質之間反應產(chǎn)物是氮氣和二氧化碳，二者均是空氣成分；
②根據(jù)溫度對化學平衡移動的影響知識來回答；
（4）①根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉之間反應量的關系：按照1：2反應，產(chǎn)物是碳酸氫鈉，按照1：2反應，產(chǎn)物是碳酸鈉來計算回答；
②根據(jù)溶液中離子濃度大小比較的方法結合電離和水解平衡來分析；
（5）Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=1×10^-4mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）計算沉淀時混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍．

解答：解：（1）該氧化還原反應中，C元素化合價升高數(shù)值是4，Mn元素化合價降低數(shù)值是5，根據(jù)得失電子守恒，所有碳元素前邊乘以系數(shù)5，錳元素前邊乘以系數(shù)4，
根據(jù)鉀元素守恒，硫酸鉀前邊系數(shù)是2，根據(jù)硫酸根離子守恒，硫酸前邊系數(shù)是6，所以水的前邊系數(shù)是6，故答案為：5、4、6、5、4、2、6；
（2）12g 即1mol碳與水蒸氣完全反應生成水煤氣時，吸收了131.6kJ熱量，即C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6 kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6 kJ?mol^-1；
（3）①根據(jù)空氣的組成知道，一氧化氮和碳單質之間反應產(chǎn)物是氮氣和二氧化碳，即C+2NO?N₂+CO₂，故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
②根據(jù)所給數(shù)據(jù)，無法計算不同溫度下化學平衡常數(shù)的大小，所以無法確定化學反應的溫度高低，故答案為：c；
（4）①根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉之間反應量的關系：按照1：2反應，產(chǎn)物是碳酸氫鈉，按照1：2反應，產(chǎn)物是碳酸鈉，0.4molCO₂和200mL 3mol/L NaOH溶液混合，二者的物質的量之比是2：3，所的溶液是碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物，故答案為：NaHCO₃、氧化還原反應方程式的Na₂CO₃；
②a．在混合物中，碳酸根離子水解程度大與碳酸氫根離子的水解程度，所以c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-），即c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-），故a錯誤；
b．根據(jù)a的分析，故b正確；
c．根據(jù)物料守恒，存在：2c（Na⁺）=3[c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）]，故c錯誤；
d．根據(jù)電荷守恒，則c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-），故d正確．
故選bd．
（5）Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=

1

2

×1.9×10^-4mol/L=9.5×10^-5mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=

3.8×10-9

9.5×10-5

mol/L=4×10^-5mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為2×4×10^-5mol/L=8×10^-5mol/L．
故答案為：8×10^-5mol/L．

點評：本題考查學生熱化學方程式的書寫、氧化還原方程式的書寫、離子濃度大小比較以及沉淀溶解平衡的計算等方面的知識，綜合性強，難度大．