4.“低碳循環(huán)”引起各國的高度重視,而如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2,引起了全世界的普遍重視.所以“低碳經(jīng)濟”正成為科學家研究的主要課題.
(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?捎萌缦卵趸ㄌ峒,請完成該反應的化學方程式,并在方框內填上系數(shù).
□C+□KMnO4+□H2SO4=□CO2↑+□MnSO4+□K2SO4+□H2O
(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下二組數(shù)據(jù):
實驗組溫度℃起始量/mol平衡量/mol達到平衡所需時間/min
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
①實驗1條件下,反應從開始至達到平衡,以v(CO2)表示的反應速率為0.13mol/(L•min)(保留小數(shù)點后二位數(shù)).
②實驗2條件下平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c({CO}_{2})c({H}_{2})}{c(CO)c({H}_{2}O)}$,該反應為放熱(填“吸熱”或“放熱”)反應.
(3)已知在常溫常壓下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H1=-1275.6kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H3=-44.0kJ/mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學方程式:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)△H=-354.8kJ/mol.

分析 (1)反應中C元素的化合價升高,錳元素的化合價升高,可結合氧化還原反應中得失電子數(shù)相等先確定氧化劑KMnO4及其還原產(chǎn)物的系數(shù)、還原劑C及其氧化產(chǎn)物CO2的系數(shù),再結合原子守恒推斷其它反應物和生成物的系數(shù)并確定未知物的組成與系數(shù);
(2)①由表中數(shù)據(jù)可知,CO的物質的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol,根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$ 計算v(CO),再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v(CO2);
②利用三段式計算平衡時,各組分的物質的量,該反應是氣體體積不變的反應,故利用物質的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達式計算平衡常數(shù);第二組溫度比第一組高,反應物物質的量比第一組減半,但是平衡時CO2的物質的量比第一組的一半少,表明該反應為放熱反應;
(3)根據(jù)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水,結合①②熱化學方程式運用蓋斯定律計算出反應熱并寫出熱化學方程式.

解答 解:(1)高錳酸鉀中錳元素化合價降低7-2=5價,碳元素化合價升高4-0=4價,化合價升高數(shù)=化合價降低數(shù),所以高錳酸鉀前的系數(shù)是4,碳單質前的系數(shù)是5,根據(jù)原子守恒,二氧化碳前是5,硫酸錳前是4,硫酸鉀前面是2,根據(jù)硫酸跟守恒,所以硫酸前面是6,據(jù)氧原子和氫原子守恒,產(chǎn)物少6個水分子,得化學反應方程式為5C+4KMnO4+6 H2SO4=5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O,故答案為:5;4;6;5;4;2;6H2O;
(2)①由表中數(shù)據(jù)可知,CO的物質的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol,v(CO)=$\frac{\frac{△n}{△V}}{△t}=\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{6mil}=\frac{2}{15}$mol/(L•min),速率之比等于化學計量數(shù)之比,故v(CO2)=v(CO)=$\frac{2}{15}$mol/(L•min)=0.13mol/(L•min),故答案為:0.13mol/(L•min);
②平衡時CO的物質的量為1.6mol,則:
           CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),
開始(mol):2      1        0        0
變化(mol):0.4    0.4      0.4      0.4
平衡(mol):1.6    0.6      0.4      0.4
該反應前后氣體體積不變,故利用物質的量代替濃度計算平衡常數(shù),故900℃時該反應平衡常數(shù)k=$\frac{c(C{O}_{2})c({H}_{2})}{c(CO)c({H}_{2}O)}=\frac{0.4×0.4}{1.6×0.6}$=0.17,實驗1中CO的轉化率為$\frac{1.6}{4}$×100%=40%,實驗2中CO的轉化率為$\frac{0.4}{2}$×100%=20%,則實驗1的轉化率大于實驗2,則說明溫度升高平衡向逆反應方向移動,正反應放熱,
故答案為:$\frac{c({CO}_{2})c({H}_{2})}{c(CO)c({H}_{2}O)}$;放熱;
(3)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2 (g)△H2=-566.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律,①-②得2CH3OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(g),該反應的反應熱△H=-1275.6kJ/mol-(-566.0kJ/mol)=-709.6kJ/mol
故該反應熱化學方程式為:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(g)△H=-354.8kJ/mol,
故答案為:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)△H=-354.8kJ/mol.

點評 本題考查較為綜合,涉及化學平衡常數(shù)、化學平衡計算、熱化學方程式書寫、氧化還原方程式配平等,題目難度中等.

練習冊系列答案
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7.現(xiàn)有下列實驗步驟可供選用(有些步驟可重復使用):
①加入稀硝酸;②加入稀硫酸;③加入稀鹽酸;④加入AgNO3 溶液;⑤加入MnO2;⑥加水溶解;⑦加熱;⑧取少量溶液;⑨再另取少量溶液;⑩過濾后取濾液;
請?zhí)顚懴铝袑嶒灥恼_操作順序.
(1)證明一種白色固體粉末是BaCl2:①④③②;
(2)證明KClO3 中含有氯元素:⑤⑦⑥①④.

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15.2006年美俄聯(lián)合研究小組成功制造出了118號元素,下列說法錯誤的是( 。
A.118號元素應該位于周期表的0族元素氡之下
B.制造出的118號元素的一個原子中子數(shù)為179,則該原子的摩爾質量297
C.目前還沒有發(fā)現(xiàn)117號元素,推測117號元素應該屬于金屬元素
D.118號原子可衰變成116號元素,該過程不屬于化學變化

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12.Cu2S與一定濃度的HNO3反應,生成Cu(NO32、CuSO4、NO2,NO和H2O.當產(chǎn)物n(NO2):n(NO)=1:1時,下列說法錯誤的是( 。
A.1 mol Cu2S參加反應時有10 mol電子轉移
B.參加反應的n(Cu2S):n(HNO3)=1:5
C.反應中Cu2S作還原劑
D.產(chǎn)物n[Cu(NO32]:n[CuSO4]=l:1

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19.在容積為1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,發(fā)生反應,隨溫度升高,混合氣體的顏色變深.回答下列問題:
(1)寫出該反應的方程式N2O4═2NO2,反應的△H大于0(填“大于”“小于”);
(2)100℃時,體系中各物質濃度隨時間變化如上圖所示.在0~60s時段,反應速率v(N2O4)為0.0010mol?L-1?s-1,反應的平衡常數(shù)K1為0.36.
(3)溫度T時反應達平衡后,將反應容器的容積減少一半,平衡向逆反應(填“正反應”或“逆反應”)方向移動,判斷理由是容器體積減小,相當于增大體系壓強,平衡向著氣體總體積減小的方向移動.

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9.已知:C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1
現(xiàn)有0.2mol的炭粉和氫氣組成的懸浮氣,且混合物在氧氣中完全燃燒,共放出63.53kJ熱量,則混合物中C與H2的物質的量之比為1:1.

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16.在2L密閉容器中,800℃時反應2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)體系中,n(NO)隨時間的變化如下表:
時間(s)012345
n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007
(1)A點處,v(正)大于v(逆),A點正反應速率大于B點正反應速率(用“大于”、“小于”或“等于”填空).
(2)圖中表示O2變化的曲線是d.用NO2表示從0~2s內該反應的平均速率v=3×10-3mol/(L•s).
(3)能說明該反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是ad.
a.NO、O2、NO2的濃度不變     
b.v(NO)=2v(O2)c.NO、O2、NO2的分子數(shù)之比為2:1:2
d.v(NO2)=2v(O2
(4)能使該反應的反應速率增大的是acd.
a.適當升高溫度                   b.及時分離出NO2氣體
c.增大O2的濃度                  d.選擇高效的催化劑.

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13.電子云圖中的小黑點表示的意義是( 。
A.一個小黑點表示一個電子B.黑點的多少表示電子個數(shù)的多少
C.表示電子運動的軌跡D.電子在核外空間出現(xiàn)機會的多少

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14.下列物質所含的化學鍵只有離子鍵的是(  )
A.Na2O2B.HClC.KOHD.CaCl2

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