题目内容

(2013?莱芜一模)“低碳循环”已引起各国家的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为化学家研究的主要课题.
(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,请完成该反应的化学方程式:
5
5
 C+
4
4
 KMnO4+
6
6
 H2SO4
5
5
CO2↑+
4
4
MnSO4+
2
2
K2SO4+
6
6
H2O
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 温度℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/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实验2条件下平衡常数K=
0.17
0.17

②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值
小于1
小于1
(填具体值或取值范围).
③实验4,若900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时
V
V(填“<”,“>”,“=”).
(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
CH3OH(l)+O2(g)=CO (g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ/mol

(4)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性.常温下,向10mL 0.01mol?L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01
mol?L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系
c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-
c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-

(5)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9.CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为1×10-4mol/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
1.12×10-4
1.12×10-4
mol/L.
分析:(1)反应中C→CO2,碳元素化合价由0价升高为+4价,共升高4价,KMnO4→MnSO4,Mn元素化合价由+7价降低为+2价,共降低5价,化合价升降最小公倍数为20,故C的系数为5,故KMnO4系数为4,据此结合原子守恒配平其它物质的系数;
(2)①、根据三段式计算平衡时各组分的物质的量,反应前后气体的化学计量数不变,利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式计算;
②、由于CO与H2的化学计量数相等都为1,所以当两者物质的量相等时二者转化率相等,要使CO转化率大于H2的转化率,则增大H2的物质的量;
③、计算常数的浓度商Qc,与平衡常数比较,判断反应进行的方向,据此解答;
(3)根据盖斯定律,由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标方程式,反应热也乘以相应的系数并进行相应的计算;
(4)向10mL 0.01mol?L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol?L-1 NaOH溶液,二者恰好反应,所得溶液为NaHC2O4溶液,NaHC2O4溶液显酸性,说明HC2O4-的电离程度大于水解,溶液中是水电离生成氢离子,据此来确定离子浓度的大小;
(5)Na2CO3溶液的浓度为1×10-4mol/L,等体积混合后溶液中c(CO32-)=5×10-5mol/L,根据Ksp=c(CO32-)?c(Ca2+)计算沉淀时混合溶液中c(Ca2+),原溶液CaCl2溶液的最小浓度为混合溶液中c(Ca2+)的2倍.
解答:解:(1)反应中C→CO2,碳元素化合价由0价升高为+4价,共升高4价,KMnO4→MnSO4,Mn元素化合价由+7价降低为+2价,共降低5价,化合价升降最小公倍数为20,故C的系数为5,故KMnO4系数为4,结合原子守恒配平后方程式为:5C+4KMnO4+6H2SO4=5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O
故答案为:5、4、6=5、4、2、6;
(2)①、平衡时CO的物质的量为1.6mol,则:
           CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),
开始(mol):2      1        0        0
变化(mol):0.4    0.4      0.4      0.4
平衡(mol):1.6    0.6      0.4      0.4
该反应前后气体体积不变,故利用物质的量代替浓度计算平衡常数,故900℃时该反应平衡常数k=
0.4×0.4
1.6×0.6
=0.17,
故答案为:0.17;
②、由于CO与H2的化学计量数相等都为1,所以当两者物质的量相等时二者转化率相等.要使CO转化率大于H2的转化率,则增大H2的物质的量,即a/b的值小于1,
故答案为:小于1;
③、由①900℃时,该反应的平衡常数为0.17,实验4,在900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol,则此时浓度商Qc=
1×1
1×1
=1,大于平衡常数0.17,故反应向逆反应进行,所以V<V
故答案为:<;
(3))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
依据盖斯定律①-②+③×4得:2CH3OH(l)+2O2(g)=2CO (g)+4H2O(l)△H=-885.6KJ/mol;
即CH3OH(l)+O2(g)=CO (g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ/mol;
故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO (g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ/mol;
(4)向10mL 0.01mol?L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol?L-1 NaOH溶液,二者恰好反应,所得溶液为NaHC2O4溶液,在该溶液中,直接电离出的Na+和HC2O4-浓度最大,NaHC2O4溶液显酸性,说明HC2O4-的电离程度大于水解,所以c(Na+)>c(HC2O4-),c(H+)>c(OH-),溶液中水电离生成氢离子,故c(H+)>c(C2O42-),溶液呈酸,电离产生的c(C2O42-)原大于c(OH-),溶液中离子浓度c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-),
故答案为:c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-);
(5)Na2CO3溶液的浓度为1×10-4mol/L,等体积混合后溶液中c(CO32-)=
1
2
×1×10-4mol/L=5×10-5mol/L,根据Ksp=c(CO32-)?c(Ca2+)=2.8×10-9可知,钙离子最小浓度c(Ca2+)=
2.8×10-9
5×10-5
mol/L=5.6×10-5mol/L,原溶液CaCl2溶液的最小浓度为混合溶液中c(Ca2+)的2倍,故原溶液CaCl2溶液的最小浓度为2×5.6×10-5mol/L=1.12×10-4mol/L,
故答案为:1.12×10-4
点评:本题考查氧化还原反应配平、平衡常数的计算与运用、热化学方程式书写、离子浓度大小比较、溶度积的有关计算等,题目综合性较大,是对学生能力的考查,难度中等,(5)中计算为易错点,溶液忽略混合后溶液的浓度发生变化.
练习册系列答案
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(2013?莱芜一模)食盐中含有一定量的镁、铁等杂质,加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的.
已知:①氧化性:
IO
-
3
>Fe3+>I2;还原性:
S2O
2-
3
>I-;②KI+I2?KI3
(1)某学习小组对加碘盐进行如下实验:取一定量某加碘盐(可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe2+、Fe3+),用适量蒸馏水溶解,并加稀盐酸酸化,将所得溶液分为4份.第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色;第二份试液中加足量KI固体,溶液显淡黄色,用CCl4萃取,下层溶液显紫红色;第三份试液中加入适量KIO3固体后,滴加淀粉试剂,溶液不变色.向第二份试液中加入足量KI固体后,反应的离子方程式为:
IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O
IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O
2Fe3++2I-=2Fe2++I2
2Fe3++2I-=2Fe2++I2

(2)KI作为加碘剂的食盐在保存过程中,由于空气中氧气的作用,容易引起碘的损失写出潮湿环境下KI与氧气反应的化学方程式:
O2+4I-+2H2O=2I2+4KOH
O2+4I-+2H2O=2I2+4KOH

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0.01mol?L-1KIO3
酸性溶液(含淀粉)
的体积/mL
0.01mol?L-Na2SO3
溶液的体积/mL
H2O的
体积/mL
实验
温度
/℃
溶液出现
蓝色时所
需时间/s
实验1 5 V1 35 25 t1
实验2 5 5 40 25 t2
实验3 5 5 V2 0 t3
表中数据:t1
t2(填“>”、“<”或“=”);表中V2=
40
40
mL.

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