Question

13．儲氫納米碳管的研制成功體現了科技的進步．用電弧法合成的納米碳管常伴有大量的雜質碳納米顆粒，這種碳納米顆粒可用氧化氣化法提純，反應中的反應物和生成物有C、CO₂、H₂SO₄、K₂Cr₂O₇、Cr₂（SO₄）₃、H₂O七種物質．
（1）若將碳納米顆粒分散到一定溶劑中，形成穩定的分散系，所具的性質有①②
①丁達爾效應  ②加入飽和（NH₄）₂SO₄溶液產生聚沉  ③可通過半透膜
（2）請用上述物質填空，并配平化學方程式：
3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄→2K₂SO₄+3CO₂+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O
（3）H₂SO₄在上述反應中表現出來的性質是（填選項編號）C．
A．氧化性    B．氧化性和酸性    C．酸性    D．還原性和酸性
（4）若反應中電子轉移了0.8mol，則產生的氣體在標準狀況下的體積為4.48L．
（5）若將一定量的上述氣體通入含0.1molNaOH的溶液中，小心加熱蒸干，可得7.16g固體，則在加熱前溶液中離子濃度的大小關系是C（Na⁺）＞C（HCO^-₃）＞C（CO^2-₃）＞C（OH^-）＞C（H⁺）．

Answer 1

分析 （1）分散質粒度介于1-100nm的分散系屬于膠體，膠體具有丁達爾效應、聚沉的性質，不能通過半透膜；
（2）根據反應中元素的化合價的變化結合原子守恒和電子守恒書寫方程式；
（3）依據硫酸在反應中硫元素化合價變化及生成產物判斷；
（4）根據電子轉移的數目與氧化劑或還原劑之間的物質的量的關系進行計算；
（5）運用極限法假設蒸干前溶質全為氫氧化鈉時物質的量為0.1mol，質量為4g；假如全都是碳酸鈉，則物質的量為0.5mol，質量為5.3g，假如全都是碳酸氫鈉時，物質的量為0.1mol，質量為8.4g，而實際質量為7.16g，所以為碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物，依據二氧化碳與氫氧化鈉反應得到產物關系結合原子個數守恒計算碳酸鈉與碳酸氫鈉的物質的量，據此解答．

解答 解：（1）碳納米顆粒大小介于1-100nm，所以分散到一定溶劑中，形成穩定的分散系屬于膠體，膠體具有丁達爾效應、聚沉的性質，不能通過半透膜；
故答案為：①②；
（2）反應中C被氧化生成CO₂、K₂Cr₂O₇被還原為Cr₂（SO₄）₃依據反應過程中得失電子守恒和原子個數守恒可配平方程式得：
3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄═3CO₂↑+2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O，
故答案為：3；2K₂Cr₂O₇；8；2；3CO₂；2；8；
（3）H₂SO₄在上述反應中所含元素化合價不變，與金屬陽離子結合生成鹽，表現出酸性，
故選：C；
（4）依據方程式可知每生成3mol二氧化碳氣體，反應轉移電子的物質的量為12mol，所以若反應中電子轉移了0.8mol，則生成二氧化碳氣體的物質的量為0.2mol，標況下體積為：0.2mol×22.4L/mol=4.48L，故答案為：4.48L．
（5）假設蒸干前溶質全為氫氧化鈉時物質的量為0.1mol，質量為4g；假如全都是碳酸鈉，則物質的量為0.5mol，質量為5.3g，假如全都是碳酸氫鈉時，物質的量為0.1mol，質量為8.4g，而實際質量為7.16g，所以為碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物，設碳酸氫鈉的物質的量為x，碳酸鈉的量為y，蒸干碳酸氫鈉與碳酸鈉的混合物最終得到產物為碳酸鈉，則依據鈉原子個數守恒可得：
x+2y=0.1；依據質量守恒可得：x+y=$\frac{7.16g}{106g/mol}$；
解得：x=0.036mol，y=0.032mol，
碳酸鈉為強電解質，完全電離產生碳酸根離子和鈉離子；部分碳酸根離子水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子；
碳酸氫鈉為強電解質，完全電離產生碳酸氫根離子和鈉離子，碳酸氫根離子部分水解生成碳酸和氫氧根離子，
所以溶液中離子濃度大小順序為：C（Na⁺）＞C（HCO^-₃）＞C（CO^2-₃）＞C（OH^-）＞C（H⁺）；
故答案為：C（Na⁺）＞C（HCO^-₃）＞C（CO^2-₃）＞C（OH^-）＞C（H⁺）．

點評 本題考查了膠體的性質、氧化還原方程式的書寫、離子濃度大小的比較，熟悉氧化還原反應得失電子守恒規律是解題關鍵，題目難度中等．