Question

低碳生活是一種時(shí)尚的生活理念，如何有效地開發(fā)利用碳資源以及降低大氣中CO₂的含量的研究顯得更加緊迫．
（1）活性炭可處理大氣污染物NO．在2L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質(zhì)），生 成氣體E和F．當(dāng)溫度分別在T₁和T₂時(shí)，測(cè)得各物質(zhì)平衡時(shí)物質(zhì)的量如下表：

物質(zhì)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請(qǐng)結(jié)合上表數(shù)據(jù)，寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
②上述反應(yīng)T₁℃時(shí)的平衡常數(shù)為K₁，T₂℃時(shí)的平衡常數(shù)為K₂．
Ⅰ．計(jì)算K₁=

 

，
Ⅱ．根據(jù)上述信息判斷，溫度T₁和T₂的關(guān)系是（填序號(hào)）

 

．
a．T₁＞T₂            b．T₁＜T₂        c．無法比較
（2）CO₂在實(shí)驗(yàn)室常用氫氧化鈉來吸收，現(xiàn)有8.96L CO₂（標(biāo)態(tài)），若用200ml 3mol/LNaOH 溶液將其恰好完全吸收，反應(yīng)的離子方程式為

 

，所得溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)?div id="v7uafoc" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．
（3）CO₂在自然界循環(huán)時(shí)可與CaCO₃反應(yīng)，CaCO₃是一種難溶物質(zhì)，其Ksp=2.8×10^-9．現(xiàn)將濃度為2×10^-4
mo1/L Na₂CO₃溶液與等體積的CaCl₂溶液混合，則生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小濃度為

 

．
（4）若用如右圖裝置，以CO₂和H₂為原料制備甲醇，發(fā)生 反應(yīng)為CO₂+3H₂

電解  .

CH₃OH+H₂O，則b電極的電極反應(yīng)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)電源新型電池

專題：

分析：（1）、①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂；
②Ⅰ、計(jì)算各氣體的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
Ⅱ、由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；
（2）根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉之間反應(yīng)量的關(guān)系：按照1：1反應(yīng)，產(chǎn)物是碳酸氫鈉，按照1：2反應(yīng)，產(chǎn)物是碳酸鈉來分析回答；
（3）Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，等體積混合后溶液中c（CO₃^2-）=1×10^-4mol/L，根據(jù)Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）計(jì)算沉淀時(shí)混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小濃度為混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍；
（4）據(jù)電子移動(dòng)方向分析，b為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂在陰極發(fā)生還原反應(yīng)．

解答： 解：（1）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
②Ⅰ、平衡時(shí)c（NO）=

0.04mol

2L

=0.02mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=

0.03mol

2L

=0.015mol/L，故T₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K₁=

0.015×0.015

0.022

=

9

16

，故答案為：

9

16

；
Ⅱ、由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，故答案為：c；
（2）根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉之間反應(yīng)量的關(guān)系：按照1：1反應(yīng)，產(chǎn)物是碳酸氫鈉，按照1：2反應(yīng)，產(chǎn)物是碳酸鈉，標(biāo)準(zhǔn)狀況下8.96L CO₂是0.4mol，0.4molCO₂和200mL 3mol/L NaOH溶液混合，二者的物質(zhì)的量之比是2：3，所的溶液是碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物離子方程式為：2CO₂+3OH^-=HCO₃^-+CO₃^2-+H₂O；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（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-），即c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：2CO₂+3OH^-=HCO₃^-+CO₃^2-+H₂O；c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞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（CO₃^2-）=

1

2

×2×10^-4mol/L=1×10^-4mol/L，根據(jù)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^-5mol/L；
（4）據(jù)電子移動(dòng)方向分析，b為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，故答案為：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)方程式書寫、平衡常數(shù)的計(jì)算、離子濃度大小比較、沉淀的溶度積計(jì)算、電極反應(yīng)式書寫，題目難度中等．