Question

13．储氢纳米碳管的研制成功体现了科技的进步．用电弧法合成的纳米碳管常伴有大量的杂质碳纳米颗粒，这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，反应中的反应物和生成物有C、CO₂、H₂SO₄、K₂Cr₂O₇、Cr₂（SO₄）₃、H₂O七种物质．
（1）若将碳纳米颗粒分散到一定溶剂中，形成稳定的分散系，所具的性质有①②
①丁达尔效应  ②加入饱和（NH₄）₂SO₄溶液产生聚沉  ③可通过半透膜
（2）请用上述物质填空，并配平化学方程式：
3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄→2K₂SO₄+3CO₂+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O
（3）H₂SO₄在上述反应中表现出来的性质是（填选项编号）C．
A．氧化性    B．氧化性和酸性    C．酸性    D．还原性和酸性
（4）若反应中电子转移了0.8mol，则产生的气体在标准状况下的体积为4.48L．
（5）若将一定量的上述气体通入含0.1molNaOH的溶液中，小心加热蒸干，可得7.16g固体，则在加热前溶液中离子浓度的大小关系是C（Na⁺）＞C（HCO^-₃）＞C（CO^2-₃）＞C（OH^-）＞C（H⁺）．

Answer 1

分析 （1）分散质粒度介于1-100nm的分散系属于胶体，胶体具有丁达尔效应、聚沉的性质，不能通过半透膜；
（2）根据反应中元素的化合价的变化结合原子守恒和电子守恒书写方程式；
（3）依据硫酸在反应中硫元素化合价变化及生成产物判断；
（4）根据电子转移的数目与氧化剂或还原剂之间的物质的量的关系进行计算；
（5）运用极限法假设蒸干前溶质全为氢氧化钠时物质的量为0.1mol，质量为4g；假如全都是碳酸钠，则物质的量为0.5mol，质量为5.3g，假如全都是碳酸氢钠时，物质的量为0.1mol，质量为8.4g，而实际质量为7.16g，所以为碳酸钠与碳酸氢钠的混合物，依据二氧化碳与氢氧化钠反应得到产物关系结合原子个数守恒计算碳酸钠与碳酸氢钠的物质的量，据此解答．

解答 解：（1）碳纳米颗粒大小介于1-100nm，所以分散到一定溶剂中，形成稳定的分散系属于胶体，胶体具有丁达尔效应、聚沉的性质，不能通过半透膜；
故答案为：①②；
（2）反应中C被氧化生成CO₂、K₂Cr₂O₇被还原为Cr₂（SO₄）₃依据反应过程中得失电子守恒和原子个数守恒可配平方程式得：
3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄═3CO₂↑+2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O，
故答案为：3；2K₂Cr₂O₇；8；2；3CO₂；2；8；
（3）H₂SO₄在上述反应中所含元素化合价不变，与金属阳离子结合生成盐，表现出酸性，
故选：C；
（4）依据方程式可知每生成3mol二氧化碳气体，反应转移电子的物质的量为12mol，所以若反应中电子转移了0.8mol，则生成二氧化碳气体的物质的量为0.2mol，标况下体积为：0.2mol×22.4L/mol=4.48L，故答案为：4.48L．
（5）假设蒸干前溶质全为氢氧化钠时物质的量为0.1mol，质量为4g；假如全都是碳酸钠，则物质的量为0.5mol，质量为5.3g，假如全都是碳酸氢钠时，物质的量为0.1mol，质量为8.4g，而实际质量为7.16g，所以为碳酸钠与碳酸氢钠的混合物，设碳酸氢钠的物质的量为x，碳酸钠的量为y，蒸干碳酸氢钠与碳酸钠的混合物最终得到产物为碳酸钠，则依据钠原子个数守恒可得：
x+2y=0.1；依据质量守恒可得：x+y=$\frac{7.16g}{106g/mol}$；
解得：x=0.036mol，y=0.032mol，
碳酸钠为强电解质，完全电离产生碳酸根离子和钠离子；部分碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子；
碳酸氢钠为强电解质，完全电离产生碳酸氢根离子和钠离子，碳酸氢根离子部分水解生成碳酸和氢氧根离子，
所以溶液中离子浓度大小顺序为：C（Na⁺）＞C（HCO^-₃）＞C（CO^2-₃）＞C（OH^-）＞C（H⁺）；
故答案为：C（Na⁺）＞C（HCO^-₃）＞C（CO^2-₃）＞C（OH^-）＞C（H⁺）．

点评 本题考查了胶体的性质、氧化还原方程式的书写、离子浓度大小的比较，熟悉氧化还原反应得失电子守恒规律是解题关键，题目难度中等．