Question

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：

（2）焦炭可用于制取水煤气。测得12 g 碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131．6 kJ热量。该反应的热化学方程式为                     。

（3）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：

上述反应T1℃时的平衡常数为K1，T2℃时的平衡常数为K2。

Ⅰ．计算K1=        。

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

（4）CO₂经常用氢氧化钠来吸收，现有0．4 molCO₂，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：               。

（5）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为负极燃气，空气与CO₂的混和气为正极助燃气，制得在 650 ℃下工作的燃料电池，其负极反应式：则

正极反应式：___           ，电池总反应式                  。

Answer

（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】

试题分析：（1）反应中C元素的化合价由0升高为+4价，一个碳化合价变化4，Cr元素的化合价由+6价降低为+3价，1个K2Cr2O7化合价变化6，4和6的最小公倍数为12，由化合价升降总数相等可知，C的化学计量数为3，K2Cr2O7的化学计量数为2，由于产物中有Cr2(SO4)3，所以未知的反应物为H2SO4，最后由质量守恒定律可知得化学反应为3C+2K2Cr2O7+8H2SO4═3CO2+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+8H2O（2）12g碳的物质的量为1mol，与水蒸气完全反应生成CO、H2，吸收131.6kJ热量，该反应的热化学方程式为：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.6 kJ•mol-1（3）Ⅰ、平衡时c（NO）==0.02mol/L，c（N2）=c（CO2）==0.015mol/L，故T1℃时该反应的平衡常数为K1===0.5625；Ⅱ、由表中数据可知，温度由T1变为T2，平衡向逆反应移动，由于正反应是吸热，还是放热不确定，无法判断温度变化，故答案为：c；（4）NaOH先与CO2反应生成CO32-离子后过量CO2与再CO32-离子反应生成HCO3-离子，由题意知有0.4mol CO2，200ml 3mol/LNaOH溶液中含有NaOH0.6mol，即NaOH先完全反应生成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，又钠离子没有参与反应反应其浓度最大，CO32-水解生成OH-和HCO3-，而HCO3-水解大于电离，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）该燃料电池中，通入CO的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为2CO-4e-+2CO32-═4CO2，通入氧气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2CO2═2CO32-电池总反应式2CO+O2=2CO2

考点：氧化还原反应方程式的配平；热化学方程式；水解与电离；化学平衡的计算；化学平衡的影响因素；化学电源新型电池