【題目】碳是一種常見的元素,它以多種形式廣泛存在于自然界之中。

(1)星際空間存在多種有機分子和無機分子,多數(shù)都含有碳元素,C2是一種星際分子,C2和C60互為_______________。

(2)CO2是碳元素重要的氧化物,回答下列有關(guān)問題:

①利用CO2與Na2O2反應(yīng),可向呼吸面具中提供氧氣,其反應(yīng)方程式為_________________

②工業(yè)上可由CO2和NH3在一定條件下合成尿素,反應(yīng)方程式為2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O當時,CO2的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系如圖所示.

A點的逆反應(yīng)速率__________B點的正反應(yīng)速率 (填“大于“小于”或“等于”),NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為____________

③隨著對環(huán)境問題認識的深入,CO2的轉(zhuǎn)化捕獲問題已成為科研熱點之一,以附著納米銀的惰性電極作陰極,可電解CO2轉(zhuǎn)化為CO,裝置示意圖如下:

寫出通CO2側(cè)電極反應(yīng)式_________________。

④CO2可用于生產(chǎn)碳酸飲料。苯甲酸鈉(可寫為C6H5COONa)也是某些飲料的添加劑,具有抑菌防腐的作用。研究表明苯甲酸(C6H5COOH)的抑菌能力顯著高于苯甲酸鈉。在生產(chǎn)的某飲料的過程中,除了添加苯甲酸鈉外,還需加壓充入CO2氣體。若忽略碳酸的二級電離,試寫出碳酸與苯甲酸鈉反應(yīng)的離子方程式__________________,經(jīng)計算該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)為______________,加壓充入CO2后,該飲料的抑菌能力明顯增強,結(jié)合上述離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。)。

【答案】 同素異形體 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 小于 30% CO2 +2H+ +2e- =CO +H2O H2CO3 +C6H5COO- HCO3- + C6H5COOH 6.67×10-3 6.672×10-3 加壓充入二氧化碳后,碳酸濃度增大平衡向正向移動(反應(yīng)向正向進行),C6H5COOH濃度增大(或生成了C6H5COOH),抑菌能力增強

【解析】(1)C2和C60都是碳的同素異形體,所以C2和C60互為同素異形體;答案為:同素異形體。

2CO2與Na2O2反應(yīng),方程式為:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2;答案為:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2B點反應(yīng)達到平衡,B點的正反應(yīng)速率等于B點的逆反應(yīng)速率,A點時生成物的濃度低于B點的濃度所以A點的逆反應(yīng)速率小于B點的逆反應(yīng)速率,也就是小于B點的正反應(yīng)速率;設(shè)氨氣的物質(zhì)的量為4mol,則二氧化碳的物質(zhì)的量為1mol,平衡時消耗的二氧化碳為1×60%=0.6

2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O

初始量(mol)4 1 0 0

轉(zhuǎn)化量(mol1.2 0.6 氨氣的轉(zhuǎn)化率=×100%=30%

答案為:小于 30%

③CO2轉(zhuǎn)化為CO,碳的化合價由+4價降為+2價,則通CO2的一極為陰極,發(fā)生的電極反應(yīng)為:CO2 +2H+ +2e- =CO +H2O;答案為:CO2 +2H+ +2e- =CO +H2O

④由電離平衡常數(shù)可知C6H5COOH的酸性強于H2CO3,所以忽略碳酸的二級電離,碳酸與苯甲酸鈉反應(yīng)的離子方程式:H2CO3 + C6H5COO- HCO3- + C6H5COOH,Ka=c(HCO3-)c(C6H5COOH)/c(C6H5COO-)c(H2CO3)=Ka(H2CO3)/ka(C6H5COOH)= =6.67×10-3 苯甲酸鈉存在水解平衡,溶液顯堿性,通入二氧化碳,促進水解,水解生成更多的苯甲酸,抑菌能量增強。答案為H2CO3 +C6H5COO- HCO3- + C6H5COOH 6.67×10-3(6.672×10-3 加壓充入二氧化碳后,碳酸濃度增大平衡向正向移動(反應(yīng)向正向進行),C6H5COOH濃度增大(或生成了C6H5COOH),抑菌能力增強

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