题目内容
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）用单线桥标出电子转移的方向和数目．
C+ KMnO4+ H2SO4→ CO2↑+ MnSO4+ K2SO4+ H2O
（2）焦炭可用于制取水煤气．测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131.6kJ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2L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：
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
（4）标准状况下，将4.48L CO2通入200mL 1.5mol/L的NaOH溶液，所得溶液中各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：2CO+2CO32--4e-=4CO2则正极反应式： ，电池总反应式： ．
（6）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9．CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mo1/L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 ．
（7）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH=5.6，c（H2CO3）=1.5×10-5mol/L．若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3?HCO3-+H+的电离平衡常数K= ．（已知：10-5.6=2.5×10-6）．
（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）用单线桥标出电子转移的方向和数目．
（2）焦炭可用于制取水煤气．测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131.6kJ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2L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 T/℃n/mol | 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 |
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
（4）标准状况下，将4.48L CO2通入200mL 1.5mol/L的NaOH溶液，所得溶液中各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：2CO+2CO32--4e-=4CO2则正极反应式：
（6）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9．CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mo1/L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
（7）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH=5.6，c（H2CO3）=1.5×10-5mol/L．若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3?HCO3-+H+的电离平衡常数K=
考点：氧化还原反应,热化学方程式,化学电源新型电池,弱电解质在水溶液中的电离平衡
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）根据氧化还原反应中得失电子数相等和原子守恒来配平化学方程式；
（2）12gC的物质的量是1mol，1molC和水蒸气反应吸收了131.6kJ热量；
（3）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2；
②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，不能判断温度变化；
（4）n （CO2）=0.2mol，n（NaOH）=0.3mol，则反应的可能方程式有：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+NaOH=NaHCO3，1＜n（NaOH）：n （CO2）＜2，所以溶液中的溶质有碳酸钠、碳酸氢钠，设所得产物中含Na2CO3为xmol，NaHCO3为ymol，
则得方程组：
解得：x=0.1，y=0.1，
溶液中的溶质为等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸根水解程度大于碳酸氢根离子；
（5）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，得失电子相等时，正负极电极反应式相加即得电池反应式；
（6）根据溶度积常数计算氯化钙浓度；
（7）K=
．
（2）12gC的物质的量是1mol，1molC和水蒸气反应吸收了131.6kJ热量；
（3）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2；
②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，不能判断温度变化；
（4）n （CO2）=0.2mol，n（NaOH）=0.3mol，则反应的可能方程式有：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+NaOH=NaHCO3，1＜n（NaOH）：n （CO2）＜2，所以溶液中的溶质有碳酸钠、碳酸氢钠，设所得产物中含Na2CO3为xmol，NaHCO3为ymol，
则得方程组：
|
溶液中的溶质为等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸根水解程度大于碳酸氢根离子；
（5）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，得失电子相等时，正负极电极反应式相加即得电池反应式；
（6）根据溶度积常数计算氯化钙浓度；
（7）K=
| c(H+)．c(HCO3-) |
| c(H2CO3) |
解答：
解：（1）高锰酸钾中锰元素化合价降低7-2=5价，碳元素化合价升高4-0=4价，化合价升高数=化合价降低数，所以高锰酸钾前的系数是4，碳单质前的系数是5，根据原子守恒，二氧化碳前是5，硫酸锰前是4，硫酸钾前面是2，根据硫酸跟守恒，所以硫酸前面是6，据氧原子和氢原子守恒，产物为6个水分子，该反应中转移电子数为20，
，
故答案为：5；4；6；5；4；2；；
（2）12gC的物质的量是1mol，1molC和水蒸气反应吸收了131.6kJ热量，其热化学反应方程式为C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.6 kJ?mol-1，
故答案为：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.6 kJ?mol-1；
（3）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NO?N2+CO2，
故答案为：C+2NO?N2+CO2；
②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）n （CO2）=0.2mol，n（NaOH）=0.3mol，则反应的可能方程式有：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+NaOH=NaHCO3，1＜n（NaOH）：n （CO2）＜2，所以溶液中的溶质有碳酸钠、碳酸氢钠，设所得产物中含Na2CO3为xmol，NaHCO3为ymol，
则得方程组：
解得：x=0.1，y=0.1，
在含等物质的量的碳酸钠、碳酸氢钠的溶液中，c（Na+）最大，碳酸根离子水解大于碳酸氢根离子的水解，则c（HCO3-）＞c（CO32-），
水解使溶液显碱性，则c（OH-）＞c（H+），显性离子大于隐性离子，所以c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+），
即离子浓度大小为c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+），
故答案为：c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）；
（5）该燃料电池中，负极上电极反应式为2CO+2CO32--4e-=4CO2，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2+2CO2+4e-=2 CO32-，则电池反应式为2CO+O2=2CO2，故答案为：O2+2CO2+4e-=2 CO32-；2CO+O2=2CO2；
（6）混合溶液中碳酸根离子浓度为1×10-4mo1/L，混合溶液中c（Ca 2+ ）=
=
mol/L=2.8×10-5mo1/L，则原来溶液中c（CaCl2）=5.6×10-5mo1/L，故答案为：5.6×10-5mo1/L；
（7）K=
=
=4.17×10-7，故答案为：4.17×10-7．
，故答案为：5；4；6；5；4；2；
；（2）12gC的物质的量是1mol，1molC和水蒸气反应吸收了131.6kJ热量，其热化学反应方程式为C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.6 kJ?mol-1，
故答案为：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.6 kJ?mol-1；
（3）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NO?N2+CO2，
故答案为：C+2NO?N2+CO2；
②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）n （CO2）=0.2mol，n（NaOH）=0.3mol，则反应的可能方程式有：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，CO2+NaOH=NaHCO3，1＜n（NaOH）：n （CO2）＜2，所以溶液中的溶质有碳酸钠、碳酸氢钠，设所得产物中含Na2CO3为xmol，NaHCO3为ymol，
则得方程组：
|
在含等物质的量的碳酸钠、碳酸氢钠的溶液中，c（Na+）最大，碳酸根离子水解大于碳酸氢根离子的水解，则c（HCO3-）＞c（CO32-），
水解使溶液显碱性，则c（OH-）＞c（H+），显性离子大于隐性离子，所以c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+），
即离子浓度大小为c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+），
故答案为：c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）；
（5）该燃料电池中，负极上电极反应式为2CO+2CO32--4e-=4CO2，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2+2CO2+4e-=2 CO32-，则电池反应式为2CO+O2=2CO2，故答案为：O2+2CO2+4e-=2 CO32-；2CO+O2=2CO2；
（6）混合溶液中碳酸根离子浓度为1×10-4mo1/L，混合溶液中c（Ca 2+ ）=
| Ksp |
| c(CO32-) |
| 2.8×10-9 |
| 1×10-4 |
（7）K=
| c(H+)．c(HCO3-) |
| c(H2CO3) |
| 10-5.6×10-5.6 |
| 1.5×10-5 |
点评：本题考查较综合，涉及平衡常数的有关计算、离子浓度大小比较、原电池原理、热化学反应、氧化还原反应等知识点，这些知识点都是考试热点，根据基本公式、溶液中的溶质及守恒思想、原电池原理等知识点分析解答，注意（6）题两种溶液混合时，离子浓度降为原来的一半，为易错点．
练习册系列答案
阅读快车系列答案
相关题目
下列除去杂质的实验方法正确的是（ ）
| A、除去CO中少量O2：通过灼热的Cu网后收集气体 |
| B、除去K2CO3固体中少量NaHCO3：置于坩埚中加热 |
| C、除去KCl溶液中的少量MgCl2：加入适量NaOH溶液，过滤 |
| D、除去CO2中的少量HCl：通入饱和NaHCO3溶液，收集气体 |
NA表示阿伏加德罗常数，下列叙述不正确的是（ ）
| A、1mol Na2O和Na2O2的混合物中所含阴离子数为NA |
| B、1.7g H2O2中含有的电子数为0.9NA |
| C、1mol Na2O2与足量的CO2反应，电子转移数为2NA |
| D、标准状况下，2.24L CO2和CO中所含分子数为0.1NA |
