Question

“低碳循環”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利用CO2，引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經濟”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�法提純，請完成該反應的化學方程式：(將配平后的系數填在橫線上)

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

當反應中有2．408×1024個電子發生轉移時，還原劑的質量為 ????????????

（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，進行反應CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），得到如下兩組數據：

實驗組	溫度℃	起始量/mol	平衡量/mol	達到平衡所需時間/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實驗1中以v(CO2）表示的反應速率為?? ???? ?? (要求2位有效數字，下同)；實驗2達到平衡時CO的體積分數為?? ????? ???? 。

②若反應的平衡常數大，處理CO的效率高，則增大該反應平衡常數的措施有????????? 。

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

④一定條件下上述反應在某體積固定的密閉容器中進行，能說明該反應已經達到平衡狀態的有?? ? 。?

A．容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化???

B．消耗1molH2的同時消耗1molCO

C．容器中氣體的密度不隨時間而變化?????????

D．CO2的體積分數不隨時間而變化????

（3）汽車尾氣的排放對空氣造成污染。目前采用的是在汽車排氣裝置中安裝一個凈化器，可以有效將尾氣中的有害氣體轉化。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)

若用標準狀況下3．36LCO還原NO2至N2(CO完全反應)時放出的熱量為??? ??? kJ(用含a和b的代數式表示，下同)；并寫出該反應的熱化學方程式???????????????????????????????? 。

 

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）根據化合價升降法配平該反應，高錳酸鉀中錳元素化合價降低5價，碳元素化合價升高4價，化合價升高數等于化合價降低數，所以高錳酸鉀前的系數是4，碳單質前的系數是5，根據原子守恒，配平其他物質的系數，配平如下：5 C+ 4 KMnO4+ 6 H2SO4 ═ 5CO2↑ + 4MnSO4 + 2 K2SO4+ 6 H2O，該反應轉移電子數是20，當反應中有2．408×1024個電子發生轉移時，還原劑碳的質量設為m，則，解得m=12 g 。

（2）①實驗1中達到平衡時生成CO2的物質的量等于H2的物質的量為1．6mol，所以v(CO2)==0．13 mol·L-l· min-l，

實驗2達到平衡時CO的體積分數計算可根據三段法如下：

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

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

轉化量/mol? 0．4??? 0．4????? 0．4??? 0．4????????

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

實驗2達到平衡時CO的體積分數為=0．53；

②根據三段法求出不同溫度下的平衡常數，K(650℃)= ，K(900℃)= ，升高溫度平衡常數減小，可知降低溫度平衡正向移動，又改變壓強對該反應平衡無影響，所以增大該反應平衡常數的措施只能是降低溫度使平衡正向移動；

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

④A、該反應為等體反應，反應前后總物質的量不變，氣體質量守恒，所以氣體的平均分子量不隨時間而變化，錯誤；B、消耗1 mol H2的同時消耗1 mol CO，體現了正逆反應速率相等，正確；C、固定體積的密閉容器，質量不變，體積不變，所以密度也不改變，錯誤；D、CO2的體積分數不隨時間而變化，正確；

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

考點：氧化還原反應的配平和計算，化學反應速率計算，平衡狀態標志的判斷，化學平衡的計算，蓋斯定律的計算。