Question

“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(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)速率的大小：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）汽車尾氣的排放對(duì)空氣造成污染。目前采用的是在汽車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：
①CO (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)；并寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                                。

Answer 1

（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）  ④B 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。