Question

【題目】運用化學反應原理知識回答下列有關碳和碳的化合物的問題

⑴汽車尾氣的主要污染物是NO以及燃料燃燒不完全所產生的CO，它們是現代化城市的重要大氣污染物，為了減輕汽車尾氣造成的大氣污染，人們開始探索利用NO和CO在一定條件下轉化為兩種無毒氣體E和F的方法（己知該反應在一定條件下可以自發進行）。在2L密閉容器中加入一定量NO和CO，當溫度分別在T1和T2時，測得各物質平衡時物質的量如下表：

①請結合上表數據，寫出NO與CO反應的化學方程式___________________，該反應的△S_______0 (填“<”或“>”)。

②上述反應T1℃時的平衡常數為K1，T2℃時的平衡常數為K2。根據表中數據計算K1=_________，根據表中數據判斷，溫度T1和T2關系是（填序號）______________。

A. T1>T2 B. T1<T2 C.無法比較

(2)生成的CO2經常用氫氧化鈉來吸收，現有0.4molCO2,若用200mL3mol/LNaOH溶液將其完全吸收，溶液中離子濃度由大到小的順序為____________。

(3)CO2在自然界循環時可與CaCO3反應，CaCO3是一種難溶物質，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，現將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的濃度為2×10-4mol/L，則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為：___________mol/L。(忽略混合前后溶液體積的變化）

(4)己知14gCO完全燃燒時放出141.5 kJ 的熱量，則寫出CO燃燒熱的熱化學方程式：_____________。

(5)CO還可以用做燃料電池的燃料，某熔融鹽燃料電池具有高的發電效率，因而受到重視，該電池用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質，CO為負極燃氣，空氣與CO2的混合氣為正極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池，寫出其負極和正極電極反應方程式：負極：_________；正極：________

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由表中數據可知，CO、NO、E、F的化學計量數之比為0.08：0.08：0.08：0.04=2：2：2：1，反應中C被氧化，結合原子守恒可知，生成為N2與CO2，且該反應為可逆反應，故反應方程式為：2CO+2NO2CO2+N2；反應后氣體的物質的量減少，△S＜0，故答案為：2CO+2NO2CO2+N2；＜；

②從表中數據可知T1℃時的平衡濃度c(CO)=(NO)= =0.01mol/L，c(N2)= =0.02mol/L，c(CO2)= =0.04mol/L，故T1℃時該反應的平衡常數為K1==3200；表中數據可知，溫度由T1變為T2，平衡向正反應移動，由于正反應是放熱反應，說明T1＞T2；故答案為：3200；A；

(2)根據二氧化碳和氫氧化鈉之間反應量的關系：按照1：1反應，產物是碳酸氫鈉，按照1：2反應，產物是碳酸鈉，0.4molCO2和200mL 3mol/L NaOH溶液混合，二者的物質的量之比是2：3，所的溶液是碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物；混合物顯堿性c(OH-)＞c(H+)，碳酸根離子水解程度大與碳酸氫根離子的水解程度，所以c(CO32-)＜c(HCO3-)，即c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)；故答案為：c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)；

(3)Na2CO3溶液的濃度為2×10-4mol/L，等體積混合后溶液中c(CO32-)=×2×10-4mol/L=1×10-4mol/L，根據Ksp=c(CO32-)c(Ca2+)=2.8×10-9可知，c(Ca2+)=mol/L=2.8×10-5mol/L，原溶液CaCl2溶液的最小濃度為混合溶液中c(Ca2+)的2倍，故原溶液CaCl2溶液的最小濃度為2×2.8×10-5mol/L=5.6×10-5mol/L，故答案為：5.6×10-5；

(4)14gCO的物質的量為=0.5mol，完全燃燒時放出141.5 kJ 的熱量，則1molCO完全燃燒放出283 kJ 的熱量， CO燃燒熱的熱化學方程式為CO(g) + 1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283 kJ/mol，故答案為：CO(g) + 1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283 kJ/mol；

(5)燃料電池中，通入CO的一極為原電池的負極，發生氧化反應，電極反應式為2CO-4e-+2CO32-=4CO2，通入氧氣和CO2的混合氣體一極為原電池的正極，發生還原反應，電極反應式為O2+4e-+2CO2=2CO32-；原電池電極反應，正極上的電極反應式為O2+4e-+2CO2=2CO32-；負極上的電極反應式為2CO-4e-+2CO32-=4CO2；故答案為：2CO-4e-+2CO32-=4CO2；O2+4e-+2CO2=2CO32-。