Question

(12分)欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖，使得对如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质

(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式：(系数按顺序填在答题卷上)

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

(2)活性炭可处理大气污染物NO。在2 L密闭容器中加入NO和活性炭（无杂质），生成气体E和F。当温度分别在T₁和T₂时，测得各物质平衡时物质的量如下表：

物质       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请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式                   。

②根据上述信息判断，温度T₁和T₂的关系是（填序号）           。

a．T₁＞T₂            b．T₁＜T₂        c．无法比较

(3)CO₂经常用氢氧化钠来吸收，现有0.4molCO₂，若用200ml  3mol/LNaOH溶液将其完全吸收，溶液中离子浓度由大到小的顺序为：                           

(4)CO还可以用做燃料电池的燃料，某熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，该电池用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融盐混合物作电解质， CO 为阳极燃气，空气与 CO2 的混和气为阴极助燃气，制得在 650 ℃下工作的燃料电池，其阳极反应式:2CO + 2CO₃^2－ =4CO₂ +4e^－ 则 阴极反应式：               ，电池总反应式：                      。

 

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）考查氧化还原反应方程式的配平，配平的依据是电子的得失守恒。碳是还原剂，化合价升高4个单位。KMnO₄是氧化剂，锰元素的化合价降低5铬单位，所以1mol氧化剂得到5mol电子，即氧化剂和还原剂的物质的量之比是4︰5，所以方程式为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

由各物质的⊿n及原子守恒，可知化学方程式为：C+2NON₂ +CO₂

②根据上述信息无法判断温度T₁和T₂的关系，因为上述可逆反应正反应是吸热还是放热反应并不知道

（3）由题意知：3NaOH+2CO₂=Na₂CO₃ + NaHCO₃ + H₂O

由于Na₂CO₃水解较NaHCO₃强，所以c(Na⁺) > c(HCO₃^-) > c(CO₃^2-) > c(OH^-) > c(H⁺)

（4）电池的总反应为：2CO+ O₂ = 2CO₂，减去阳极反应式：2CO + 2CO₃^2－ =4CO₂ +4e^－即可得到阴极反应式：O₂  + 2CO₂  +4e^-  =2 CO₃^2-