题目内容
(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 + 2CO32- =4CO2 +4e- 则 阴极反应式: ,电池总反应式: 。
(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(CO32-) > c(OH-) > c(H+)(2分)
(4)O2 + 2CO2 +4e- =2 CO32- (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(CO32-) > c(OH-) > c(H+)
(4)电池的总反应为:2CO+ O2 = 2CO2,减去阳极反应式:2CO + 2CO32- =4CO2 +4e-即可得到阴极反应式:O2 + 2CO2 +4e- =2 CO32-