Question

5．“低碳循環(huán)”、如何降低大氣中CO₂的含量、有效地開(kāi)發(fā)利用CO₂，引起了全世界的普遍重視．
I． 用電弧法合成的儲(chǔ)氫納米碳管，可用如下氧化法提純，請(qǐng)完成下述反應(yīng)：
5 C+4 KMnO₄+6  H₂SO₄→5CO₂↑+4MnSO₄+2K₂SO₄+6  H₂O
II．某研究小組現(xiàn)將三組CO（g）與H₂O（g）的混合氣體分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0，得到如表數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量（mol）		平衡量（mol）		達(dá)到平衡所需要時(shí)間/min
		CO（g）	H2O（g）	CO2（g）	H2（g）
I	800	2	2	x	1	5
II	900	1	2	0.5	0.5	tm
III	900	2	4	y	y	tn

（1）實(shí)驗(yàn)I中，前5min的反應(yīng)速率υ（CO₂）=0.1mol•L^-1•min^-1．
（2）下列能判斷在800℃實(shí)驗(yàn)條件下CO（g）與H₂O（g）反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是D．
A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化     B．$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=2
C．混合氣體密度不變       D．υ_正（CO）=υ_逆（CO₂）
（3）實(shí)驗(yàn)III中：y=1．
（4）Ⅲ的若實(shí)驗(yàn)容器改為在絕熱的密閉容器中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)測(cè)得H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率a（H₂O）隨時(shí)間變化的示意圖，如圖所示，b點(diǎn)：υ_正＞υ_逆（填“＜”．“=”或“＞”）．

Answer 1

分析 I、根據(jù)氧化還原反應(yīng)氧化劑、還原劑得失電子數(shù)目相等配平；
II、（1）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（H₂），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO₂）；
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，同種物質(zhì)的正、逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量、濃度、含量等不再發(fā)生變化，以及由此衍生的其它量不變，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（3）II和III為同溫下的反應(yīng)，III相當(dāng)于在II的基礎(chǔ)上增大了反應(yīng)物的濃度，增大一倍，據(jù)此解答即可；
（4）由圖可知，b點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率不是最高，故正反應(yīng)速率高于逆反應(yīng)速率．

解答 解：I、反應(yīng)中C元素化合價(jià)0→+4，Mn元素化合價(jià)+7→+2，反應(yīng)得失電子相等，則有：5C～4KMnO₄，則配平后的計(jì)量數(shù)分別是：5、4、5、4、2，故答案為：5、4、5、4、2；
II．（1）v（H₂）=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{5min}$=0.1mol•（L•min）^-1，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之，則v（CO₂）=0.1mol•（L•min）^-1，故答案為：0.1；
（2）A．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不發(fā)生變化，容器中始終壓強(qiáng)不變，不能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；
B．  容器的體積為2L，初始濃度=1mol/L
      CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開(kāi)始（mol/L）1      1        0        0
轉(zhuǎn)化         0.5    0.5      0.5     0.5
平衡         0.5     0.5     0.5     0.5
800攝氏度K=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1，K=2不能說(shuō)明平衡，故B錯(cuò)誤；
C．容器體積不變，氣體的質(zhì)量不變，故密度始終不變，故密度不變不能說(shuō)明達(dá)到平衡，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)反應(yīng)可知，υ_正（CO）=υ_逆（CO₂）能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故D正確，故選D；
（3）II和III在同一條件下進(jìn)行，III中物質(zhì)的量是II中的2倍，達(dá)到平衡K值不變，故y=2×0.5=1，故答案為：1；
（4）由圖可知，b點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率不是最高，故正反應(yīng)速率高于逆反應(yīng)速率，即υ_正＞υ_逆；故答案為：＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和基本概念的理解和應(yīng)用的考查，注意把握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，把握題給信息，學(xué)會(huì)分析圖象，難度中等．