Question

3．近年來我國對碳納米管的研究也有了較大突破，即用電弧合成法來制碳納米管，但往往有大量的碳納米顆粒，需用氧化法來提純這些顆粒，化學方程式為：
3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄（稀）$\stackrel{△}{→}$3CO₂↑+2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8（H₂O）
試回答下列問題：
①完成并配平上述反應的化學方程式．
②上述反應若生成11g CO₂，則轉移電子的數目為N_A或6.02×10²³．

Answer 1

分析 （1）反應中C元素的化合價由0升高為+4價，Cr元素的化合價由+6價降低為+3價，結合化合價升降總數相等以及質量守恒定律配平；
（2）生成11g CO₂，n（CO₂）=$\frac{11g}{44g/mol}$=0.25mol，結合C元素的化合價計算轉移電子數．

解答 解：（1）反應中C元素的化合價由0升高為+4價，一個碳化合價變化4，Cr元素的化合價由+6價降低為+3價，1個K₂Cr₂O₇化合價變化6，4和6的最小公倍數為12，由化合價升降總數相等可知，C的化學計量數為3，K₂Cr₂O₇的化學計量數為2，最后由質量守恒定律可知生成物中還生成水，由原子守恒可知其化學計量數為8，所以該化學反應為3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄=3CO₂+2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O，
故答案為：3；2；8；3；2；2；8；H₂O；
（2）生成11g CO₂，n（CO₂）=$\frac{11g}{44g/mol}$=0.25mol，由C元素的化合價可知轉移電子數為0.25mol×（4-0）×N_A=N_A，故答案為：N_A或6.02×10²³．

點評 本題考查氧化還原反應，為高頻考點，把握反應中元素的化合價變化為解答的關鍵，側重氧化還原反應配平及電子轉移的考查，注意守恒法的應用，題目難度不大．