Question

【题目】运用化学反应原理知识回答下列有关碳和碳的化合物的问題

⑴汽车尾气的主要污染物是NO以及燃料燃烧不完全所产生的CO，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染，人们开始探索利用NO和CO在一定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法（己知该反应在一定条件下可以自发进行）。在2L密闭容器中加入一定量NO和CO，当溫度分别在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CO反应的化学方程式___________________，该反应的△S_______0 (填“<”或“>”)。

②上述反应T1℃时的平衡常数为K1，T2℃时的平衡常数为K2。根据表中数据计算K1=_________，根据表中数据判断，温度T1和T2关系是（填序号）______________。

A. T1>T2 B. T1<T2 C.无法比较

(2)生成的CO2经常用氢氧化钠来吸收，现有0.4molCO2,若用200mL3mol/LNaOH溶液将其完全吸收，溶液中离子浓度由大到小的顺序为____________。

(3)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2×10-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为：___________mol/L。(忽略混合前后溶液体积的变化）

(4)己知14gCO完全燃烧时放出141.5 kJ 的热量，则写出CO燃烧热的热化学方程式：_____________。

(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的混合气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，写出其负极和正极电极反应方程式：负极：_________；正极：________

Answer 1

【答案】 2CO+ 2NON2+2CO2 < 3200 A c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32_)>c(OH-)>c(H+) 5.6×10-5 CO(g) + 1/2O2(g)CO2(g) △H=-283 kJ/mol 2CO-4e-+2CO32- =4CO2 O2+ 4e-+2CO2=2CO32-

【解析】(1)①由表中数据可知，CO、NO、E、F的化学计量数之比为0.08：0.08：0.08：0.04=2：2：2：1，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：2CO+2NO2CO2+N2；反应后气体的物质的量减少，△S＜0，故答案为：2CO+2NO2CO2+N2；＜；

②从表中数据可知T1℃时的平衡浓度c(CO)=(NO)= =0.01mol/L，c(N2)= =0.02mol/L，c(CO2)= =0.04mol/L，故T1℃时该反应的平衡常数为K1==3200；表中数据可知，温度由T1变为T2，平衡向正反应移动，由于正反应是放热反应，说明T1＞T2；故答案为：3200；A；

(2)根据二氧化碳和氢氧化钠之间反应量的关系：按照1：1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；混合物显碱性c(OH-)＞c(H+)，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(CO32-)＜c(HCO3-)，即c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)；故答案为：c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)；

(3)Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L，等体积混合后溶液中c(CO32-)=×2×10-4mol/L=1×10-4mol/L，根据Ksp=c(CO32-)c(Ca2+)=2.8×10-9可知，c(Ca2+)=mol/L=2.8×10-5mol/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2×2.8×10-5mol/L=5.6×10-5mol/L，故答案为：5.6×10-5；

(4)14gCO的物质的量为=0.5mol，完全燃烧时放出141.5 kJ 的热量，则1molCO完全燃烧放出283 kJ 的热量， CO燃烧热的热化学方程式为CO(g) + 1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283 kJ/mol，故答案为：CO(g) + 1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283 kJ/mol；

(5)燃料电池中，通入CO的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2，通入氧气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-；原电池电极反应，正极上的电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-；负极上的电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2；故答案为：2CO-4e-+2CO32-=4CO2；O2+4e-+2CO2=2CO32-。