题目内容
研究碳及其化合物的综合利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。请运用相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）近年来，我国用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒（杂质），这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应的化学方程式为：
C+ K2Cr2O7+ — CO2↑+ K2SO4 + Cr2(SO4)3+ H2O
①完成并配平上述化学方程式。
②在上述方程式上用单线桥标出该反应电子转移的方向与数目。
（2）高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此时反应的化学方程式是 。
②由MgO可制成“镁－次氯酸盐”电池，其装置示意图如图1，该电池反应的离子方程式为 。 
图1 图2 图3
（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2(g) +3H2(g)
CH3OH(g) +H2O(g) △H
①该反应的平衡常数表达式为K＝ 。
②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO2转化为甲醇反应的△H 0(填“>”“<”或“＝”)。
③在两种不同条件下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、II对应的平衡常数大小关系为KⅠ KII(填“＞” “＜”或“＝”)。
（1）①3 2 8 H2SO4 3 2 2 8 （2分）
②
（1分）
（2）①2MgSO4 + CO
2MgO + SO2 + CO2 + SO3（3分）
②Mg + ClO- + H2O＝Cl- + Mg(OH)2（3分）
（3）①K＝
（2分） ②＜ （2分） ③＞ （2分）
解析试题分析：（1）①根据反应式可知，反应中碳元素的化合价从0价升高到＋4价，失去4个电子，碳是还原剂。Cr元素的化合价从＋6价降低到＋3价，得到3个电子，K2Cr2O7是氧化剂。根据电子得失守恒可知，还原剂碳与氧化剂K2Cr2O7的物质的量之比是3:2。根据原子守恒可知，反应前还有硫酸参加，因此配平后的方程式为3C+2K2Cr2O7+8H2SO4＝3CO2↑+2K2SO4 +2Cr2(SO4)3+8H2O。
②根据①可知，用单线桥标出该反应电子转移的方向与数目为
。
（2）①用CO还原MgSO4，在750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，其中S元素的化合价从＋6价降低到＋4价，得到2个电子，所以根据电子得失守恒可知，CO的氧化产物是CO2，且与SO2的物质的量相等，因此此时反应的化学方程式是2MgSO4 + CO2MgO + SO2 + CO2 + SO3。
②根据图1可知，镁是负极失去电子转化为氢氧化镁。次氯酸盐在正极得到电子，被还原为氯离子，所以该电池的总反应离子方程式为Mg + ClO- + H2O＝Cl- + Mg(OH)2。
（3）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据方程式可知该反应的平衡常数表达式为K＝。
②根据图2可知，在甲醇的含量达到最大值后，如果升高温度，甲醇的含量反而降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应，即△H＜0。
③根据图3可知，曲线Ⅱ首先达到平衡状态，这说明曲线Ⅱ的反应速率快。但曲线Ⅱ对应的甲醇物质的量小于曲线I对应的甲醇的物质的量。由于该反应是体积减小的放热的可逆反应，所以反应条件应该是升高温度，促使平衡向逆反应方向移动，因此平衡常数减小，即KⅠ＞KII。
考点：考查氧化还原反应配平、表示；原电池判断；平衡常数以及外界条件对平衡状态的影响
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6Cu＋SO2↑，该反应的氧化剂是______________；当生成19.2 g Cu时，反应中转移的电子为__________mol。
CO2(g)＋H2(g) △H＝－41kJ/mol，某温度下，向容积为2L的密闭容器中充入2.0molCO(g)和2.0molH2O(g)，在tmin时达到平衡，测得放出了32.8kJ热量，则tmin内用H2表示的平均反应速率为 ，由此可知在该温度下反应CO2(g)＋H2(g)
②
研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
（1）利用反应：6NO2＋8NH3
7N2＋12H2O可处理NO2。当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下的体积是 L。
（2）①已知：2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH＝?196.6 kJ·mol–1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH＝?113.0 kJ·mol–1
请写出NO2与SO2反应生成SO3(g)和NO的热化学方程式 。
②一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a．体系压强保持不变 b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变 d．每消耗1 mol SO2的同时生成1 molNO2
③测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:6，则该反应的平衡常数K＝ 。
（3）汽车尾气中的一氧化碳可通过如下反应降低其浓度：CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)。已知某温度下，在两个恒容密闭容器中进行该反应，容器中各物质的起始浓度及正、逆反应速率关系如下表所示。请用“＞”或“＜”或“＝”填写表中的空格。
| 容器编号 | c(CO)／mol·L–1 | c(O2)／mol·L–1 | c(CO2)／mol·L–1 | υ(正)和υ(逆) 大小比较 |
| ① | 2.0×10–4 | 4.0×10–4 | 4.0×10–4 | υ(正)＝υ(逆) |
| ② | 1.0×10–3 | 4.0×10–4 | 5.0×10–4 | υ(正) υ(逆) |
高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的流程如下图所示：
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①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是： 。②反应I的化学方程式为 。
③反应II的离子方程式为 。
④已知25℃时Fe(OH)3的Ksp = 4.0×10-38，反应II后的溶液中c(Fe3+)=4.0×10-5 mol/L,则需要调整pH= 时，开始生成Fe(OH)3（不考虑溶液体积的变化）。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。
①加入饱和KOH溶液的目的是： 。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠 （填“大”或“小”）。
| 湿法 | 强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液 |
| 干法 | Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物 |
（3）干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
