【題目】“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ㄌ峒儯埻瓿稍摲磻(yīng)的化學(xué)方程式:

______ 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(jìn)行反應(yīng)

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):

實驗組

溫度℃

起始量/mol

平衡量/mol

達(dá)到平衡所需時間/min

CO

H2O

H2

CO

1

650

4

2

1.6

2.4

6

2

900

2

1

0.4

1.6

3

3

900

a

b

c

d

t

①實驗1條件下平衡常數(shù)K=_________(取小數(shù)二位,下同)。

②實驗3中,若平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣,則 的值_________(填具體值或取值范圍)。

③實驗4,若900℃時,在此容器中加入10molCO,5molH2O,2molCO2,5molH2,則此時V________V (填“<”,“>”,“=”)

(3)已知在常溫常壓下:

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=-1275.6kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJ/mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式:_______________。

(4)CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應(yīng),CaCO3是一種難溶物質(zhì),其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的濃度為2×10-4mol/L,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為_______________。

【答案】(12分)

(1) 5:4:6:5:4:2:6;

(2)2.67 0<<1

(3)CH3OH(I)+O2(g)=CO(g)+2H2O(I) △H=-442.8kJ·mol-1

(4)5.6×10-5

【解析】

試題分析:(1)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,反應(yīng)中C元素化合價0→+4,Mn元素化合價+7→+2,反應(yīng)得失電子相等,則有:5C~4KMnO4,根據(jù)質(zhì)量守恒可確定H2SO4的計量數(shù)為6,則配平后的計量數(shù)分別是:5、4、6、5、4、2、6;

(2)① H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始濃度 1mol/L 2mol/L 0 0

轉(zhuǎn)化濃度 0.8mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l 0.8mol/l

平衡濃度 0.2mol/L 1.2mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l

所以平衡常數(shù)K==2.67

②增大水蒸氣的濃度可以提高CO的轉(zhuǎn)化率,因此實驗3中,若平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣,則a、b必須滿足的關(guān)系是a<b,故0<<1。

③實驗2條件下平衡常數(shù),需要列式計算平衡濃度

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

初始濃度 0.5mol/L 1mol/L 0 0

轉(zhuǎn)化濃度 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l

平衡濃度 0.3mol/L 0.8mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l

則K==0.17

若在9000C時,另做一組實驗,在此容器中加入l0mol CO,5mo1 H2O,2mo1 CO2,5mol H2,則此時 =0.2>0.17,這說明反應(yīng)在向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,因此υ<υ。

(3)已知在常溫常壓下:

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=-1275.6kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0kJ/mol

③H2O(g)=H2O(g) △H=-44.0kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律,將已知反應(yīng)×(①-②+③×4)得到CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(I),所以該反應(yīng)的△H=×[(-1275.6kJ/mol)-(-566.0kJ/mol)+(-44.0kJ/mol)×4]=-442.8kJ·mol-1,

即CH3OH(I)+O2(g)=CO(g)+2H2O(I) △H=-442.8kJ·mol-1。

(4)Na2CO3溶液的濃度為2×10-4mol/L,等體積混合后溶液中c(CO32-)=1/2×2×10-4mol/L=1×10-4mol/L,根據(jù)Ksp=c(CO32-)×c(Ca2+)=2.8×10-9可知,c(Ca2+)=2.8×10-5mol/L,原溶液CaCl2溶液的最小濃度為混合溶液中c(Ca2+)的2故原溶液CaCl2溶液的最小濃度為2×2.8×10-5mol/L=5.6×10-5mol/L。

練習(xí)冊系列答案
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單線橋法表示出上述反應(yīng)(Ⅰ)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。

2Cu2S(硫化亞銅)+3O22Cu2O+2SO2

該反應(yīng)(Ⅰ)中的還原產(chǎn)物是____________;反應(yīng)(Ⅱ)中被氧化的物質(zhì)是____________

若反應(yīng)(Ⅰ)和反應(yīng)(Ⅱ)均轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.806×1024,則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生的二氧化硫的體積為_____________ L

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