Question

【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，回答下列有關問題：

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

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

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

③隨著對環境問題認識的深入，CO2的轉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轉化為CO，裝置示意圖如下：

寫出通CO2側電極反應式_________________。

④CO2可用于生產碳酸飲料。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的離子方程式__________________，經計算該反應的化學平衡常數為______________，加壓充入CO2后，該飲料的抑菌能力明顯增強，結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（反應向正向進行），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。

（2）①CO2與Na2O2反應，方程式為：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；答案為：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ②B點反應達到平衡，B點的正反應速率等于B點的逆反應速率，A點時生成物的濃度低于B點的濃度所以A點的逆反應速率小于B點的逆反應速率，也就是小于B點的正反應速率；設氨氣的物質的量為4mol，則二氧化碳的物質的量為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

轉化量（mol）1.2 0.6 氨氣的轉化率=×100%=30%

答案為：小于 30%

③CO2轉化為CO，碳的化合價由+4價降為+2價，則通CO2的一極為陰極，發生的電極反應為：CO2 +2H+ +2e- =CO +H2O；答案為：CO2 +2H+ +2e- =CO +H2O

④由電離平衡常數可知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（反應向正向進行），C6H5COOH濃度增大（或生成了C6H5COOH），抑菌能力增強