Question

低碳生活是一种时尚的生活理念，如何有效地开发利用碳资源以及降低大气中CO₂的含量的研究显得更加紧迫．
（1）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 T/℃	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

①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式

 

．
②上述反应T₁℃时的平衡常数为K₁，T₂℃时的平衡常数为K₂．
Ⅰ．计算K₁=

 

，
Ⅱ．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
（2）CO₂在实验室常用氢氧化钠来吸收，现有8.96L CO₂（标态），若用200ml 3mol/LNaOH 溶液将其恰好完全吸收，反应的离子方程式为

 

，所得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．现将浓度为2×10^-4
mo1/L Na₂CO₃溶液与等体积的CaCl₂溶液混合，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为

 

．
（4）若用如右图装置，以CO₂和H₂为原料制备甲醇，发生 反应为CO₂+3H₂

电解  .

CH₃OH+H₂O，则b电极的电极反应为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学电源新型电池

专题：

分析：（1）、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；
②Ⅰ、计算各气体的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；
Ⅱ、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；
（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，产物是碳酸钠来分析回答；
（3）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；
（4）据电子移动方向分析，b为阴极，阴极发生还原反应，CO₂在阴极发生还原反应．

解答： 解：（1）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；
②Ⅰ、平衡时c（NO）=

0.04mol

2L

=0.02mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=

0.03mol

2L

=0.015mol/L，故T₁℃时该反应的平衡常数为K₁=

0.015×0.015

0.022

=

9

16

，故答案为：

9

16

；
Ⅱ、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；
（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，标准状况下8.96L CO₂是0.4mol，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离子方程式为：2CO₂+3OH^-=HCO₃^-+CO₃^2-+H₂O；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（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-），即c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：2CO₂+3OH^-=HCO₃^-+CO₃^2-+H₂O；c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞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（CO₃^2-）=

1

2

×2×10^-4mol/L=1×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=

2.8×10-9

1×10-4

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^-5mol/L；
（4）据电子移动方向分析，b为阴极，阴极发生还原反应，CO₂在阴极发生还原反应，电极反应式为：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，故答案为：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O．

点评：本题考查化学方程式书写、平衡常数的计算、离子浓度大小比较、沉淀的溶度积计算、电极反应式书写，题目难度中等．