Question

10．碳及其化合物的研究具有重要的现实意义
（1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯：5C+4KMnO₄+6H₂SO₄→5CO₂↑+4K₂SO₄+2MnSO₄+6H₂O请完成并配平上述化学方程式．
（2）活性炭可处理大气污染物NO．在2L密闭容器中加入NO和活性炭（无杂质），生成气体E和F．当温度分别在T₁和T₂时，测得各物质平衡时物质的量如下表：

物质 T/℃n/mol T/℃	活性炭	NO	E	F
初始	2.030	0.100	0	0
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式C+2NON₂+CO₂．
②上述反应T₁℃时的平衡常数为K₁，T₂℃时的平衡常数为K₂．
Ⅰ．计算K₁=0.5625．
Ⅱ．根据上述信息判断，温度T₁和T₂的关系是（填序号）c．
a．T₁＞T₂  b．T₁＜T₂  c．无法比较
③在T1温度下反应达到平衡后，下列措施不能改变NO转化率的是bc．
a．升高温度 b．增大压强 c．增大c（NO）  
（3）已知在常温常压下：
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
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ/mol；
（4）电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液可以制取氢气，其装置如图所示（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）．电解时，阳极的电极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据氧化还原反应中得失电子数相等和原子守恒来配平化学方程式；
（2）①依据表中数据计算反应物、生成物转化量，依据转化量之比等于计量系数之比，结合原子个数守恒书写方程式；
②计算各气体的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；
由表中数据可知，温度由T₁变为T₂，平衡向逆反应移动，由于正反应是吸热，还是放热不确定，不能判断温度变化；
③依据平衡移动的原理解答：升高温度平衡向吸热方向移动，增大压强平衡向气体系数小的方向移动，增大反应物浓度，平衡向正方向移动；
（3）依据盖斯定律计算反应热，写出反应的热化学方程式；
（4）电解时，阳极尿素失去电子发生氧化反应生成碳酸根、氮气和水．

解答 解：（1）方程式中高锰酸钾中锰元素化合价从+7价降低为+2价，降低5价，碳元素化合价从0价升高到+4价，升高4价，依据氧化还原反应中化合价升高数=化合价降低数，所以高锰酸钾前的系数是4，碳单质前的系数是5，根据原子守恒，二氧化碳前是5，硫酸锰前是4，硫酸钾前面是2，根据原子个数守恒，所以硫酸前面是6，据氧原子和氢原子守恒，
故答案为：5、4、6 H₂SO₄、5、4、2、6；
（2）①由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N₂与CO₂，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案为：C+2NO        N₂+CO₂；
②T₁℃时的平衡浓度c（NO）=$\frac{0.04mol}{1L}$=0.04mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=$\frac{0.03mol}{1L}$=0.03mol/L，故T₁℃时该反应的平衡常数为K₁=$\frac{0.03×0.03}{0.0{4}^{2}}$=0.5625，
故答案为：0.5625；
由表中数据可知，温度由T₁变为T₂，平衡向逆反应移动，由于正反应是吸热，还是放热不确定，无法判断温度变化，
故选：a；
③a．反应移动存在热效应，升高温度，平衡一定移动，NO转化率一定变化，故a不符合；
b．该反应前后气体的物质的量不变，增大压强，平衡不移动，NO转化率不变，故b选；
c．增大c（NO），相当于增大压强，该反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动，NO的转化率不变，故c选；
故选：bc；
（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
由盖斯定律①-②+③×4，得：2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO （g）+4H₂O（l）△H=-885.6KJ/mol；
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ/mol；
（4）电解时，阳极尿素失去电子发生氧化反应生成碳酸根、氮气和水，电解反应式为：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
故答案为：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

点评 本题考查氧化还原反应方程式的书写、平衡常数及化学平衡的有关计算、平衡的移动等、热化学方程式的书写、电解池电极反应式的书写，题目难度中等，侧重学生对基础知识的掌握熟练程度．