Question

【題目】碳是一種常見(jiàn)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(jī)分子和無(wú)機(jī)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(wèn)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(dāng)時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示．

A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率__________B點(diǎn)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(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)的深入，CO2的轉(zhuǎn)化捕獲問(wèn)題已成為科研熱點(diǎn)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(xiě)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(xiě)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(guò)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(jí)電離，試寫(xiě)出碳酸與苯甲酸鈉反應(yīng)的離子方程式__________________，經(jīng)計(jì)算該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為______________，加壓充入CO2后，該飲料的抑菌能力明顯增強(qiáng)，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。）。

Answer 1

【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(dòng)（反應(yīng)向正向進(jìn)行），C6H5COOH濃度增大（或生成了C6H5COOH），抑菌能力增強(qiáng)

【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。

（2）①CO2與Na2O2反應(yīng)，方程式為：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；答案為：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ②B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡，B點(diǎn)的正反應(yīng)速率等于B點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，A點(diǎn)時(shí)生成物的濃度低于B點(diǎn)的濃度所以A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率小于B點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，也就是小于B點(diǎn)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(shí)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（mol）1.2 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(jià)由+4價(jià)降為+2價(jià)，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(qiáng)于H2CO3，所以忽略碳酸的二級(jí)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(jìn)水解，水解生成更多的苯甲酸，抑菌能量增強(qiáng)。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(dòng)（反應(yīng)向正向進(jìn)行），C6H5COOH濃度增大（或生成了C6H5COOH），抑菌能力增強(qiáng)