Question

“低碳循環(huán)”引起各國(guó)的高度重視，而如何降低大氣中CO2的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用CO2，引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題。

（1）用電弧法合成的儲(chǔ)氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質(zhì)），這種顆�？捎萌缦卵趸�法提純，請(qǐng)完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式：(將配平后的系數(shù)填在橫線上)

__ C+ __ KMnO4+ ___ H2SO4→___CO2↑+ ___MnSO4 + ___K2SO4+ ___H2O?

當(dāng)反應(yīng)中有2．408×1024個(gè)電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，還原劑的質(zhì)量為 ????????????

（2）將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入到體積為2 L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），得到如下兩組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol	平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	x	2．0	1．6	2．4	6
2	900	2．0	1．0	0．4	1．6	3

 

①實(shí)驗(yàn)1中以v(CO2）表示的反應(yīng)速率為?? ???? ?? (要求2位有效數(shù)字，下同)；實(shí)驗(yàn)2達(dá)到平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)為?? ????? ???? 。

②若反應(yīng)的平衡常數(shù)大，處理CO的效率高，則增大該反應(yīng)平衡常數(shù)的措施有????????? 。

③900℃時(shí)，該密閉容器中，加入4 molCO，3 mol H2O ，4mol CO2和2．4mol H2，比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大�。�v正 ______ v逆 （填“＞”、“＜”或“＝”)。

④一定條件下上述反應(yīng)在某體積固定的密閉容器中進(jìn)行，能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有?? ? 。?

A．容器中氣體的平均分子量不隨時(shí)間而變化???

B．消耗1molH2的同時(shí)消耗1molCO

C．容器中氣體的密度不隨時(shí)間而變化?????????

D．CO2的體積分?jǐn)?shù)不隨時(shí)間而變化????

（3）汽車(chē)尾氣的排放對(duì)空氣造成污染。目前采用的是在汽車(chē)排氣裝置中安裝一個(gè)凈化器，可以有效將尾氣中的有害氣體轉(zhuǎn)化。如：

① CO (g)+NO2(g) ＝CO2(g) + NO (g)?? ΔH ＝－a kJ／mol?? (a＞0)

②? 2CO (g)+2NO(g) ＝2CO2(g) )+ N2 (g)?? ΔH ＝－b kJ／mol? (b＞0)

若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下3．36LCO還原NO2至N2(CO完全反應(yīng))時(shí)放出的熱量為??? ??? kJ(用含a和b的代數(shù)式表示，下同)；并寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式???????????????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）5、4、6、5、4、2、6?? （2分）；? 12g? （2分）

（2）① 0．13 mol·L-l· min-l（2分）； 0． 53（2分）

② 降低溫度（2分）??? ③ ＜（2分）?? ④ B D（2分）

（3）? 3(2a+b)/80（2分） ；

4CO (g)+2NO2(g) ＝4CO2(g) )+ N2 (g)? ΔH＝-(2a+b) kJ／mol （2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)化合價(jià)升降法配平該反應(yīng)，高錳酸鉀中錳元素化合價(jià)降低5價(jià)，碳元素化合價(jià)升高4價(jià)，化合價(jià)升高數(shù)等于化合價(jià)降低數(shù)，所以高錳酸鉀前的系數(shù)是4，碳單質(zhì)前的系數(shù)是5，根據(jù)原子守恒，配平其他物質(zhì)的系數(shù)，配平如下：5 C+ 4 KMnO4+ 6 H2SO4 ═ 5CO2↑ + 4MnSO4 + 2 K2SO4+ 6 H2O，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)是20，當(dāng)反應(yīng)中有2．408×1024個(gè)電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，還原劑碳的質(zhì)量設(shè)為m，則，解得m=12 g 。

（2）①實(shí)驗(yàn)1中達(dá)到平衡時(shí)生成CO2的物質(zhì)的量等于H2的物質(zhì)的量為1．6mol，所以v(CO2)==0．13 mol·L-l· min-l，

實(shí)驗(yàn)2達(dá)到平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算可根據(jù)三段法如下：

CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)

起始量/mol? 2．0??? 1．0?????? 0???? 0??????????

轉(zhuǎn)化量/mol? 0．4??? 0．4????? 0．4??? 0．4????????

平衡量/mol? 1．6??? 0．6????? 0．4??? 0．4???????

實(shí)驗(yàn)2達(dá)到平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)為=0．53；

②根據(jù)三段法求出不同溫度下的平衡常數(shù)，K(650℃)= ，K(900℃)= ，升高溫度平衡常數(shù)減小，可知降低溫度平衡正向移動(dòng)，又改變壓強(qiáng)對(duì)該反應(yīng)平衡無(wú)影響，所以增大該反應(yīng)平衡常數(shù)的措施只能是降低溫度使平衡正向移動(dòng)；

③該條件下的濃度積Qc==0．8＞K(900℃)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則v正 ＜v逆；

④A、該反應(yīng)為等體反應(yīng)，反應(yīng)前后總物質(zhì)的量不變，氣體質(zhì)量守恒，所以氣體的平均分子量不隨時(shí)間而變化，錯(cuò)誤；B、消耗1 mol H2的同時(shí)消耗1 mol CO，體現(xiàn)了正逆反應(yīng)速率相等，正確；C、固定體積的密閉容器，質(zhì)量不變，體積不變，所以密度也不改變，錯(cuò)誤；D、CO2的體積分?jǐn)?shù)不隨時(shí)間而變化，正確；

（3）根據(jù)蓋斯定律，①+②2得到：ΔH=-(2a+b)kJ/mol ，3．36 L CO還原NO2至N2時(shí)放出的熱量為。

考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)的配平和計(jì)算，化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算，平衡狀態(tài)標(biāo)志的判斷，化學(xué)平衡的計(jì)算，蓋斯定律的計(jì)算。