Question

【题目】碳是一种常见的元素，它以多种形式广泛存在于自然界之中。

（1）星际空间存在多种有机分子和无机分子，多数都含有碳元素，C2是一种星际分子，C2和C60互为_______________。

（2）CO2是碳元素重要的氧化物，回答下列有关问题：

①利用CO2与Na2O2反应，可向呼吸面具中提供氧气，其反应方程式为_________________。

②工业上可由CO2和NH3在一定条件下合成尿素，反应方程式为2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O当时，CO2的转化率随时间的变化关系如图所示．

A点的逆反应速率__________B点的正反应速率 (填“大于“小于”或“等于”)，NH3的平衡转化率为____________。

③随着对环境问题认识的深入，CO2的转化捕获问题已成为科研热点之一，以附着纳米银的惰性电极作阴极，可电解CO2转化为CO，装置示意图如下：

写出通CO2侧电极反应式_________________。

④CO2可用于生产碳酸饮料。苯甲酸钠(可写为C6H5COONa)也是某些饮料的添加剂，具有抑菌防腐的作用。研究表明苯甲酸(C6H5COOH)的抑菌能力显著高于苯甲酸钠。在生产的某饮料的过程中，除了添加苯甲酸钠外，还需加压充入CO2气体。若忽略碳酸的二级电离，试写出碳酸与苯甲酸钠反应的离子方程式__________________，经计算该反应的化学平衡常数为______________，加压充入CO2后，该饮料的抑菌能力明显增强，结合上述离子方程式分析其原因_______________（已知：H2CO3的Ka1＝4.17×10－7；C6H5COOH的Ka＝6.25×10－5。）。

Answer 1

【答案】 同素异形体 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 小于 30% CO2 +2H+ +2e- =CO +H2O H2CO3 +C6H5COO- HCO3- + C6H5COOH 6.67×10-3 （6.672×10-3） 加压充入二氧化碳后，碳酸浓度增大平衡向正向移动（反应向正向进行），C6H5COOH浓度增大（或生成了C6H5COOH），抑菌能力增强

【解析】(1)C2和C60都是碳的同素异形体，所以C2和C60互为同素异形体；答案为：同素异形体。

（2）①CO2与Na2O2反应，方程式为：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；答案为：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ②B点反应达到平衡，B点的正反应速率等于B点的逆反应速率，A点时生成物的浓度低于B点的浓度所以A点的逆反应速率小于B点的逆反应速率，也就是小于B点的正反应速率；设氨气的物质的量为4mol，则二氧化碳的物质的量为1mol，平衡时消耗的二氧化碳为1×60%=0.6

2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O

初始量（mol）4 1 0 0

转化量（mol）1.2 0.6 氨气的转化率=×100%=30%

答案为：小于 30%

③CO2转化为CO，碳的化合价由+4价降为+2价，则通CO2的一极为阴极，发生的电极反应为：CO2 +2H+ +2e- =CO +H2O；答案为：CO2 +2H+ +2e- =CO +H2O

④由电离平衡常数可知C6H5COOH的酸性强于H2CO3，所以忽略碳酸的二级电离，碳酸与苯甲酸钠反应的离子方程式：H2CO3 + C6H5COO- HCO3- + C6H5COOH，Ka=c(HCO3-)c(C6H5COOH)/c(C6H5COO-)c(H2CO3)=Ka(H2CO3)/ka(C6H5COOH)= =6.67×10-3 苯甲酸钠存在水解平衡，溶液显碱性，通入二氧化碳，促进水解，水解生成更多的苯甲酸，抑菌能量增强。答案为：H2CO3 +C6H5COO- HCO3- + C6H5COOH 6.67×10-3（6.672×10-3） 加压充入二氧化碳后，碳酸浓度增大平衡向正向移动（反应向正向进行），C6H5COOH浓度增大（或生成了C6H5COOH），抑菌能力增强