Question

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）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）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：

 

（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，E和F均为空气的组成成分．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 温度	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）CO₂经常用氢氧化钠溶液来吸收，现有0.4molCO₂，若用200mL 3mol/L NaOH溶液将其完全吸．回答下列问题：
①所得溶液的溶质是

 

（填化学式）．
②溶液中下列关系正确的是

 

（填字母序号）．
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在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=3.8×10^-9．CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的一定浓度的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若混合前Na₂CO₃溶液的浓度为1.9×10^-4mol/L，则混合后若生成沉淀所需原CaCl₂溶液的最小浓度为

 

．

Answer 1

分析：（1）氧化还原反应中，化合价升高数值=化合价降低数值=转移电子数，根据得失电子守恒来配平方程式即可；
（2）根据热化学方程式中系数和焓变之间的关系来书写；
（3）①一氧化氮和C单质之间反应产物是氮气和二氧化碳，二者均是空气成分；
②根据温度对化学平衡移动的影响知识来回答；
（4）①根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：2反应，产物是碳酸氢钠，按照1：2反应，产物是碳酸钠来计算回答；
②根据溶液中离子浓度大小比较的方法结合电离和水解平衡来分析；
（5）Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=1×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）计算沉淀时混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍．

解答：解：（1）该氧化还原反应中，C元素化合价升高数值是4，Mn元素化合价降低数值是5，根据得失电子守恒，所有碳元素前边乘以系数5，锰元素前边乘以系数4，
根据钾元素守恒，硫酸钾前边系数是2，根据硫酸根离子守恒，硫酸前边系数是6，所以水的前边系数是6，故答案为：5、4、6、5、4、2、6；
（2）12g 即1mol碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131.6kJ热量，即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根据空气的组成知道，一氧化氮和碳单质之间反应产物是氮气和二氧化碳，即C+2NO?N₂+CO₂，故答案为：C+2NO?N₂+CO₂；
②根据所给数据，无法计算不同温度下化学平衡常数的大小，所以无法确定化学反应的温度高低，故答案为：c；
（4）①根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：2反应，产物是碳酸氢钠，按照1：2反应，产物是碳酸钠，0.4molCO₂和200mL 3mol/L NaOH溶液混合，二者的物质的量之比是2：3，所的溶液是碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，故答案为：NaHCO₃、氧化还原反应方程式的Na₂CO₃；
②a．在混合物中，碳酸根离子水解程度大与碳酸氢根离子的水解程度，所以c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-），即c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-），故a错误；
b．根据a的分析，故b正确；
c．根据物料守恒，存在：2c（Na⁺）=3[c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）]，故c错误；
d．根据电荷守恒，则c（H⁺）+c（Na⁺）=c（OH^-）+2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-），故d正确．
故选bd．
（5）Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=

1

2

×1.9×10^-4mol/L=9.5×10^-5mol/L，根据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溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为2×4×10^-5mol/L=8×10^-5mol/L．
故答案为：8×10^-5mol/L．

点评：本题考查学生热化学方程式的书写、氧化还原方程式的书写、离子浓度大小比较以及沉淀溶解平衡的计算等方面的知识，综合性强，难度大．