欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖,使得对如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:(系数按顺序填在答题卷上)
用单线桥标出电子转移的方向和数目。
___ C+ ___ KMnO4+ ____ H2SO4→____CO2↑+ ____MnSO4 + ____K2SO4+ ____H2O
(2)焦炭可用于制取水煤气。测得12 g 碳与水蒸气完全反应生成水煤气时,吸收了131.6 kJ热量。该反应的热化学方程式为 。
(3)活性炭可处理大气污染物NO。在2 L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:
![]() T/℃ n/mol |
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
(4)标准状况下,将4.48LCO2通入200mL 1.5mol/L的NaOH溶液,所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。
(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的混和气为正极助燃气,制得在 650 ℃下工作的燃料电池,其阳极反应式:2CO + 2CO32- =4CO2 +4e- 则阴极反应式:___ ____ ,电池总反应式:
(6)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—4mo1/L ,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 。
(7)常温常压下,饱和CO2水溶液的pH=5.6,c(H2CO3)=1.5×10-5mol/L。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3HCO3-+H+的电离平衡常数K= 。(已知:10-5.6=2.5×10-6)。
(10分)已知A是治疗胃酸过多症的一种药剂,B是一种淡黄色固体,A、B以物质的量之比1∶1混合加热生成C、D、E三种物质,E、F、J是常见的气体单质,有如下转化关系:
(1)写出A与D反应的离子方程式_________________________________________;
(2)写出反应②的化学方程式 __________________________________________。
(3)电解③时阳极产生气体168mL(标准状况),电解后溶液的体积为150mL,此时溶液的pH为________________。
(4)将等物质的量的A和C溶于100mL水中,下列溶液说法不正确的是_________。
A.2c(Na+)=3c(HCO3-)+3c(CO32-)+3c(H2CO3)
B.c(Na+)+ c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)
C.c(CO32-)+2c(OH-)= 3c(H2CO3) + c(HCO3-) + 2c(H+)
D.c(Na+)> c(CO32-)> c(HCO3-)> c(OH-)> c(H+)
(5)若A、B混合后加热得到纯净物,反应的方程式为_________________________
(4分)有一无色透明溶液,可能含Cu2+、NH、Al3+、Fe3+、Mg2+、Na+、K+、CO、SO、NO等离子中的若干种。现做如下实验:
①取少量该溶液,滴入用盐酸酸化的BaCl2溶液,有白色沉淀生成。
②另取部分溶液,加入过氧化钠,有无色气体放出,且有白色沉淀产生,加入过氧化钠的量与生成白色沉淀的量可用右图表示。
试推断:
(1)该溶液中一定存在__________________,一定不存在____________________,可能存在______________。
(2)上述溶液中至少有______________________等物质混合而成。
ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种化合价,含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:
(1)氧元素能形成繁多的氧化物,请写出一个与CO2等电子的化合物。
(2)把Na2O、 SiO2、P2O5三种氧化物按熔沸点由高到低顺序排列。
(3)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为;
(4)Se原子基态核外电子的排布式为;H2Se的沸点:-41.1℃,H2S的沸点:-60.4℃引起两者沸点差异的主要原因是;
(5)SO32-离子中硫原子的杂化方式,该离子的立体构型为;
(6)某金属元素A的氧化物用作玻璃、瓷器的颜料、脱硫剂。其立方晶体的晶胞结构如右图所示,则该氧化物的化学式为。
科学家认为,氢气是一种高效而无污染的理想能源,近20年来,对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展。
(1)为了有效发展民用氢能源,首先必须制得廉价的氢气,下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是。(选填字母)
A.电解水 | B.锌和稀硫酸反应 |
C.光解海水 | D.分解天然气 |
(2)用水分解获得氢气的能量变化如右图所示,表示使用催化剂是曲线。该反应为(放热还是吸热)反应
(3)1g的氢气完全燃烧生成液态水释放出142.9kJ的热量写出其完全燃烧的热化学方程式:。
(4)利用氢气和CO合成二甲醚的三步反应如下:
① 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g);ΔH =-90.8 kJ·mol-1
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH=-23.5 kJ·mol-1
③ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g);ΔH=-41.3 kJ·mol-1
总反应:3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的ΔH=
(5)氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行下图所示实验:
①氢氧燃料电池中,正极的电极反应式为。
②上图装置中,某一铜电极的质量减轻3.2g,则 a 极上消耗的O2在标准状况下的体积为
L。
(6)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。则正极电极方程式。
氢气还原氧化铜所得的红色固体可能是铜与氧化亚铜的混合物,已知Cu2O在酸性溶液中可发生自身氧化还原反应,生成Cu2+和单质铜。
(1)检验氧化铜被氢气充分还原后,所得产物中是否含有氧化亚铜的的方法是:
;
(2)现有8 g氧化铜被氢气充分还原后,得到红色固体6.8克,其中含单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是;
(3)若将6.8 g上述混合物全部溶解在稀硝酸中,
①写出Cu2O与稀硝酸反应的离子方程式;
②如果所得溶液体积为200mL,所得溶液的物质的量浓度为mol/L;
(4)将上述所得到的溶液小心蒸发浓缩,把析出的晶体过滤,得晶体23.68 g。经分析,原溶液中的Cu2+有20%残留在母液中。求所得晶体的化学式(要求:写出本小题的计算过程)。