Question

【题目】目前低碳经济已成为科学家研究的主要课题之一，如何降低大气中的含量及有效地开发利用，引起全世界的关注：

(1)用电弧法合成的储氢材料常伴有大量的碳纳米颗粒杂质，这些杂质颗粒通常用硫酸酸化的锰酸钾氧化除去，在反应中，杂质碳被氧化为无污染气体而除去，Mn元素转变为，请写出对应的化学方程式并配平： ______ ；

(2)将不同量的和分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应

，得到如下两组数据：

实验组	温度	起始量		平衡量		达到平衡所 需时间
			CO		CO
1	650	2	4			5
2	900	1	2			3

①实验2条件下平衡时体积分数为 ______ ；

②下列方法中可以证明上述已达平衡状态的是 ______ ；

单位时间内生成nmol的同时生成nmolCO

容器内压强不再变化混合气体密度不再变化

混合气体的平均相对分子质量不再变化的质量分数不再变化

③已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值如下表，则反应，在900K时，该反应平衡常数的对数值 ______ ．

气化反应式	lgK
	700K	900K	1200K

(3)在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫．已知：

请写出CO除的热化学方程式 ______ ．

(4)时，和的溶度积常数分别是和，某含有沉淀的悬浊液中，如果加入等体积的溶液，若要产生沉淀，加入溶液的物质的量浓度最小是 ______ ．

(5)时，在醋酸中加入V溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，下列说法正确的是 ______ ．

A.的溶液和的溶液中，由水电离出的相等

B.①点时，此时溶液中，

C.②点时，溶液中的

D.③点时，此时溶液中

(6)如图是一种新型燃料电池，它以CO为燃料，一定比例的和熔融混合物为电解质，图2是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电进行粗铜的精炼实验．回答下列问题：

①写出A极发生的电极反应式 ______ ；

②要用燃料电池为电进行粗铜的精炼实验，则B极应该与 ______ 极填“C”或“D”相连．

Answer 1

【答案】 ae BC D

【解析】

(1)由题目信息可知，C与K2MnO4在硫酸条件下反应生成CO2、MnSO4、K2SO4与H2O，反应中K2MnO4中锰元素化合价降低4价，碳元素化合价升高4价，化合价升降最小公倍数为4，故K2MnO4前的系数是1，碳单质前的系数是1，再根据原子守恒配平；

(2)①根据氢气物质的量计算消耗水的物质的量，再计算平衡时水的物质的量，反应前后气体物质的量不变，则平衡时混合气体总物质的量为3mol，进而计算平衡时水的体积分数；

②可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量不变，由此衍生的其它一些物理量不变，判断平衡的物理量应随反应的进行发生改变，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；

③已知：Ⅰ．C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)，令平衡常数为K1，

Ⅱ．C(s)＋2H2O(g)＝CO2(g)＋2H2(g)，令平衡常数为K2，

则ⅡⅠ可得：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，故该反应平衡常数K＝；

(3)已知：①C(s)＋O2(g)＝CO2(g) △H1＝393.5kJmol1

②CO2(g)＋C(s)＝2CO(g) △H2＝＋172.5kJmol1

③S(s)＋O2(g)＝SO2(g) △H3＝296.0kJmol1

根据盖斯定律，①②③可得：2CO(g)＋SO2(g)＝S(s)＋2CO2(g)；

(4)某含有BaCO3沉淀的悬浊液中c(CO32)＝0.2mol/L，根据碳酸钡溶度积计算溶液中c(Ba2＋)，如果加入等体积的Na2SO4溶液，计算混合后溶液中c(Ba2＋)，如溶液中生成BaSO4沉淀，则应在混合液中满足c(Ba2＋)×c(SO42)＞1×1010，计算混合溶液转化硫酸根最小浓度，原硫酸钠溶液最小浓度为混合后溶液中硫酸根离子最小浓度2倍；

(5)A．CH3COOH溶液、CH3COONa溶液氢氧根离子均源于水的电离；

B．根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)；

C．溶液呈中性，再根据电荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)判断；

D．溶液呈碱性，此时溶液中钠离子浓度为0.05mol/L，结合电荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)判断；

(6)①由图可知，A极CO发生氧化反应，CO失去电子与碳酸根离子结合生成二氧化碳；

②原电池中A为负极，B为正极，电解粗铜的精炼，粗铜作阳极，连接电源正极，精铜作阴极，连接电源负极。

(1)由题目信息可知，C与K2MnO4在硫酸条件下反应生成CO2、MnSO4、K2SO4与H2O，反应中K2MnO4中锰元素化合价降低4价，碳元素化合价升高4价，化合价升降最小公倍数为4，故K2MnO4前的系数是，碳单质前的系数是1，再根据原子守恒配平后反应方程式为：，故答案为：；

(2)①实验2条件下平衡时生成氢气为0.4mol，由方程式可知消耗水为0.4mol，则平衡时水的物质的量为1mol0.4mol＝0.6mol，反应前后气体物质的量不变，则平衡时混合气体总物质的量为3mol，故平衡时水的体积分数为×100%＝20%，故答案为：20%；

②a．单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol CO，生成的氢气与消耗氢气相等，反应到达平衡，故a正确；

b．反应前后气体物质的量不变，恒温恒容下，容器内压强始终不变化，故b错误；

c．混合气体总质量不变，容器容积不变，混合气体密度为定值，故c错误；

d．混合气体总质量不变，反应前后气体物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量始终不变，故d错误；

e．随反应进行二氧化碳质量增大，其质量分数增大，CO2的质量分数不再变化说明到达平衡，故e正确；

故答案为：ae；

③已知：Ⅰ．C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)，令平衡常数为K1，

Ⅱ．C(s)＋2H2O(g)＝CO2(g)＋2H2(g)，令平衡常数为K2，

则ⅡⅠ可得：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，故该反应平衡常数K＝，故lgK＝lgK2lgK1＝0.03(0.39)＝0.36，故答案为：0.36；

(3)已知：已知：①C(s)＋O2(g)＝CO2(g) △H1＝393.5kJmol1

②CO2(g)＋C(s)＝2CO(g) △H2＝＋172.5kJmol1

③S(s)＋O2(g)＝SO2(g) △H3＝296.0kJmol1

根据盖斯定律，①②③可得：2CO(g)＋SO2(g)＝S(s)＋2CO2(g) △H＝270kJmol1；

故答案为：2CO(g)＋SO2(g)＝S(s)＋2CO2(g) △H＝270kJmol1；

(4)某含有BaCO3沉淀的悬浊液中c(CO32)＝0.2mol/L，溶液中c(Ba2＋)＝mol/L＝4×108mol/L，如果加入等体积的Na2SO4溶液，此时溶液中c(Ba2＋)＝2×108mol/L，如溶液中生成BaSO4沉淀，则应在混合液中满足c(Ba2＋)×c(SO42)＞1×1010，则c(SO42)＞mol/L＝5×103mol/L，则加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是2×5×103mol/L＝0.01mol/L；故答案为：0.01；

(5)A．pH＝3的CH3COOH溶液中氢氧根离子源于水电离，浓度为1010mol/L，为pH＝11的CH3COONa溶液中，氢氧根离子也源于水的电离，溶液中氢氧根离子浓度为103mol/L，故错误；

B．①点时pH＝6，此时溶液中c(H＋)＝106mol/L，c(OH)＝108mol/L，由电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)，则c(CH3COO)c(Na＋)＝c(H＋)c(OH)＝106mol/L108mol/L＝9.9×107mol/L，故B正确；

C．②点时溶液pH＝7，则c(H＋)＝c(OH)，根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)，故溶液中的c(CH3COO)=c(Na＋)，故C正确；

D．③点时V＝20mL，溶液呈碱性，则c(H＋)<c(OH)，根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)，故溶液中的c(CH3COO)<c(Na＋)，此时c(Na＋)＝0.05mol/L，故D错误；

故答案为：BC；

(6)①由图可知，A极CO发生氧化反应，CO失去电子与碳酸根离子结合生成二氧化碳，电极反应式为：CO2e＋CO32＝2CO2；故答案为：CO2e＋CO32＝2CO2；

②原电池中A为负极，B为正极，电解粗铜的精炼，粗铜作阳极，连接电源正极，精铜作阴极，连接电源负极，故B极应该与D极相连；故答案为：D。