Question

 “低碳循环”引起世界各国的高度关注，而如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，更是引起了全世界的普遍重视。

（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，请配平该反应的化学方程式：（将化学计量数按顺序填在答题卷上）

___C＋____KMnO₄＋____H₂SO₄→___CO₂↑＋____MnSO₄＋____K₂SO₄＋___H₂O

（2）将不同最的CO（g）和H₂O（g）分别通人到容积为2L的恒容密闭容器中，进行如下反应：

CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g） 得到表中三组数据

实验	温度℃	起始量/mol	平均量/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1中以v （CO₂）表示的反应速率为____（取二位小数，下同）。

②实验3条件下，反应物和生成物的起始量、平衡量都不知道，欲计算该条件下的化学平衡常数可以利用实验____的数据进行，其K=____。

（3）已知在常温常压下：

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

②2CO（g）+O₂（g）＝2CO（g）   △H＝－566.0kJ/mol

③H₂O（g）＝H₂O（I）   △H＝－44.0kJ/mol

写出甲醇（CH₂OH）不宪全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式_           。

 

Answer 1

【答案】

（12分）（1）5、4、6、5、4、2、6（3分）

（2）①0.13mol/（L•min）（2分）；②2（2分）；0.17（2分）

（3）CH₃OH(l)+O₂(g)＝CO(g)+2H₂O(l)   △H＝－442.8KJ/mol（3分）

【解析】

试题分析：（1）根据反应的化学方程式可知，碳元素化合价由0价升高到＋4价，失去4个电子。Mn元素化合价由＋7价降低为＋2价，得到5个电子，最小公倍数为20，所以C的系数为5，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。

（2）①由表中数据可知，6min平衡时H₂的物质的量为1.6mol，浓度＝1.6mol÷2L＝0.8mol/L，所以v（H₂）＝＝0.13mol/（L•min）。又因为反应速率之比等于化学计量数之比，故v（CO₂）＝v（H₂）＝0.13mol/（L•min）。

②由于平衡常数只与温度有关系，所以欲计算900℃时该反应的平衡常数，则可以利用第2组实验中的数据。平衡时CO的物质的量为1.6mol，则：

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

起始量（mol）  2      1        0        0

转化量（mol） 0.4    0.4      0.4      0.4

平衡量（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，所以900℃时该反应平衡常数K＝

＝＝0.17。

（3）根据盖斯定律可知，①－②＋③×4即得到反应2CH₃OH(l)＋2O₂(g)＝2CO(g)＋4H₂O(l)，所以该反应的反应热△H＝－1275.6kJ/mol＋566.0kJ/mol－44.0kJ/mol×4＝－885.6KJ/mol，所以该反应的热化学方程式是CH₃OH(l)+O₂(g)＝CO(g)+2H₂O(l)   △H＝－442.8KJ/mol。

考点：考查氧化还原反应方程式的配平；反应速率和平衡常数的计算以及热化学方程式的书写等