Question

(12分)歐盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排稅以應對冰川融化和全球變暖，使得對如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用碳資源的研究顯得更加緊迫。請運用化學反應原理的相關知識研究碳及其化合物的性質
(1)用電弧法合成的儲氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質），這種顆粒可用如下氧化法提純，請完成該反應的化學方程式：(系數按順序填在答題卷上)
___ C+ ___ KMnO₄+ ____ H₂SO₄→____CO₂↑+ ____MnSO₄ + ____K₂SO₄+ ____H₂O 
(2)活性炭可處理大氣污染物NO。在2 L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質），生成氣體E和F。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：

物質 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請結合上表數據，寫出NO與活性炭反應的化學方程式                  。
②根據上述信息判斷，溫度T₁和T₂的關系是（填序號）          。
a．T₁＞T₂            b．T₁＜T₂        c．無法比較
(3)CO₂經常用氫氧化鈉來吸收，現有0.4molCO₂，若用200ml  3mol/LNaOH溶液將其完全吸收，溶液中離子濃度由大到小的順序為：                           
(4)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 為陽極燃氣，空氣與 CO2的混和氣為陰極助燃氣，制得在 650 ℃下工作的燃料電池，其陽極反應式:2CO + 2CO₃^2－ =4CO₂ +4e^－則陰極反應式：              ，電池總反應式：                     。

Answer 1

（12分）（1）5、4、6、5、4、2、6（2分）
（2）①C+2NON₂+CO₂（2分）②c （2分） 
（3）c(Na⁺) > c(HCO₃^-) > c(CO₃^2-) > c(OH^-) > c(H⁺)（2分）
（4）O₂  + 2CO₂ +4e^-  ="2" CO₃^2-（2分） , 2CO+ O₂ = 2CO₂（2分）

】（1）考查氧化還原反應方程式的配平，配平的依據是電子的得失守恒。碳是還原劑，化合價升高4個單位。KMnO₄是氧化劑，錳元素的化合價降低5鉻單位，所以1mol氧化劑得到5mol電子，即氧化劑和還原劑的物質的量之比是4︰5，所以方程式為3C + 2K₂Cr₂O₇ +8H₂SO₄ = 3CO₂↑ + 2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ +8H₂O
（2）① C  +  NO E↑ +   F↑
初n:  2.030    0.100        0         0
⊿n： 0.030    0.060       0.030     0.030
T1 n:  2.000    0.040       0.030     0.030
由各物質的⊿n及原子守恒，可知化學方程式為：C+2NON₂ +CO₂
②根據上述信息無法判斷溫度T₁和T₂的關系，因為上述可逆反應正反應是吸熱還是放熱反應并不知道
（3）由題意知：3NaOH+2CO₂=Na₂CO₃ + NaHCO₃ + H₂O
由于Na₂CO₃水解較NaHCO₃強，所以c(Na⁺) > c(HCO₃^-) > c(CO₃^2-) > c(OH^-) > c(H⁺)
（4）電池的總反應為：2CO+ O₂ = 2CO₂，減去陽極反應式：2CO + 2CO₃^2－ =4CO₂ +4e^－即可得到陰極反應式：O₂  + 2CO₂ +4e^-  ="2" CO₃^2-