Question

【題目】目前低碳經(jīng)濟已成為科學(xué)家研究的主要課題之一，如何降低大氣中的含量及有效地開發(fā)利用，引起全世界的關(guān)注：

(1)用電弧法合成的儲氫材料常伴有大量的碳納米顆粒雜質(zhì)，這些雜質(zhì)顆粒通常用硫酸酸化的錳酸鉀氧化除去，在反應(yīng)中，雜質(zhì)碳被氧化為無污染氣體而除去，Mn元素轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>，請寫出對應(yīng)的化學(xué)方程式并配平： ______ ；

(2)將不同量的和分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應(yīng)

，得到如下兩組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度	起始量		平衡量		達到平衡所 需時間
			CO		CO
1	650	2	4			5
2	900	1	2			3

①實驗2條件下平衡時體積分數(shù)為 ______ ；

②下列方法中可以證明上述已達平衡狀態(tài)的是 ______ ；

單位時間內(nèi)生成nmol的同時生成nmolCO

容器內(nèi)壓強不再變化混合氣體密度不再變化

混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化的質(zhì)量分數(shù)不再變化

③已知碳的氣化反應(yīng)在不同溫度下平衡常數(shù)的對數(shù)值如下表，則反應(yīng)，在900K時，該反應(yīng)平衡常數(shù)的對數(shù)值 ______ ．

氣化反應(yīng)式	lgK
	700K	900K	1200K

(3)在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質(zhì)硫．已知：

請寫出CO除的熱化學(xué)方程式 ______ ．

(4)時，和的溶度積常數(shù)分別是和，某含有沉淀的懸濁液中，如果加入等體積的溶液，若要產(chǎn)生沉淀，加入溶液的物質(zhì)的量濃度最小是 ______ ．

(5)時，在醋酸中加入V溶液，測得混合溶液的pH變化曲線如圖所示，下列說法正確的是 ______ ．

A.的溶液和的溶液中，由水電離出的相等

B.①點時，此時溶液中，

C.②點時，溶液中的

D.③點時，此時溶液中

(6)如圖是一種新型燃料電池，它以CO為燃料，一定比例的和熔融混合物為電解質(zhì)，圖2是粗銅精煉的裝置圖，現(xiàn)用燃料電池為電進行粗銅的精煉實驗．回答下列問題：

①寫出A極發(fā)生的電極反應(yīng)式 ______ ；

②要用燃料電池為電進行粗銅的精煉實驗，則B極應(yīng)該與 ______ 極填“C”或“D”相連．

Answer 1

【答案】 ae BC D

【解析】

(1)由題目信息可知，C與K2MnO4在硫酸條件下反應(yīng)生成CO2、MnSO4、K2SO4與H2O，反應(yīng)中K2MnO4中錳元素化合價降低4價，碳元素化合價升高4價，化合價升降最小公倍數(shù)為4，故K2MnO4前的系數(shù)是1，碳單質(zhì)前的系數(shù)是1，再根據(jù)原子守恒配平；

(2)①根據(jù)氫氣物質(zhì)的量計算消耗水的物質(zhì)的量，再計算平衡時水的物質(zhì)的量，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，則平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為3mol，進而計算平衡時水的體積分數(shù)；

②可逆反應(yīng)到達平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量不變，由此衍生的其它一些物理量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)的進行發(fā)生改變，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；

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

Ⅱ．C(s)＋2H2O(g)＝CO2(g)＋2H2(g)，令平衡常數(shù)為K2，

則ⅡⅠ可得：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，故該反應(yīng)平衡常數(shù)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

根據(jù)蓋斯定律，①②③可得：2CO(g)＋SO2(g)＝S(s)＋2CO2(g)；

(4)某含有BaCO3沉淀的懸濁液中c(CO32)＝0.2mol/L，根據(jù)碳酸鋇溶度積計算溶液中c(Ba2＋)，如果加入等體積的Na2SO4溶液，計算混合后溶液中c(Ba2＋)，如溶液中生成BaSO4沉淀，則應(yīng)在混合液中滿足c(Ba2＋)×c(SO42)＞1×1010，計算混合溶液轉(zhuǎn)化硫酸根最小濃度，原硫酸鈉溶液最小濃度為混合后溶液中硫酸根離子最小濃度2倍；

(5)A．CH3COOH溶液、CH3COONa溶液氫氧根離子均源于水的電離；

B．根據(jù)電荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)；

C．溶液呈中性，再根據(jù)電荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)判斷；

D．溶液呈堿性，此時溶液中鈉離子濃度為0.05mol/L，結(jié)合電荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)判斷；

(6)①由圖可知，A極CO發(fā)生氧化反應(yīng)，CO失去電子與碳酸根離子結(jié)合生成二氧化碳；

②原電池中A為負極，B為正極，電解粗銅的精煉，粗銅作陽極，連接電源正極，精銅作陰極，連接電源負極。

(1)由題目信息可知，C與K2MnO4在硫酸條件下反應(yīng)生成CO2、MnSO4、K2SO4與H2O，反應(yīng)中K2MnO4中錳元素化合價降低4價，碳元素化合價升高4價，化合價升降最小公倍數(shù)為4，故K2MnO4前的系數(shù)是，碳單質(zhì)前的系數(shù)是1，再根據(jù)原子守恒配平后反應(yīng)方程式為：，故答案為：；

(2)①實驗2條件下平衡時生成氫氣為0.4mol，由方程式可知消耗水為0.4mol，則平衡時水的物質(zhì)的量為1mol0.4mol＝0.6mol，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，則平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為3mol，故平衡時水的體積分數(shù)為×100%＝20%，故答案為：20%；

②a．單位時間內(nèi)生成n mol H2的同時生成n mol CO，生成的氫氣與消耗氫氣相等，反應(yīng)到達平衡，故a正確；

b．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，恒溫恒容下，容器內(nèi)壓強始終不變化，故b錯誤；

c．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體密度為定值，故c錯誤；

d．混合氣體總質(zhì)量不變，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變，故d錯誤；

e．隨反應(yīng)進行二氧化碳質(zhì)量增大，其質(zhì)量分數(shù)增大，CO2的質(zhì)量分數(shù)不再變化說明到達平衡，故e正確；

故答案為：ae；

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

Ⅱ．C(s)＋2H2O(g)＝CO2(g)＋2H2(g)，令平衡常數(shù)為K2，

則ⅡⅠ可得：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，故該反應(yīng)平衡常數(shù)K＝，故lgK＝lgK2lgK1＝0.03(0.39)＝0.36，故答案為：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

根據(jù)蓋斯定律，①②③可得：2CO(g)＋SO2(g)＝S(s)＋2CO2(g) △H＝270kJmol1；

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

(4)某含有BaCO3沉淀的懸濁液中c(CO32)＝0.2mol/L，溶液中c(Ba2＋)＝mol/L＝4×108mol/L，如果加入等體積的Na2SO4溶液，此時溶液中c(Ba2＋)＝2×108mol/L，如溶液中生成BaSO4沉淀，則應(yīng)在混合液中滿足c(Ba2＋)×c(SO42)＞1×1010，則c(SO42)＞mol/L＝5×103mol/L，則加入Na2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度最小是2×5×103mol/L＝0.01mol/L；故答案為：0.01；

(5)A．pH＝3的CH3COOH溶液中氫氧根離子源于水電離，濃度為1010mol/L，為pH＝11的CH3COONa溶液中，氫氧根離子也源于水的電離，溶液中氫氧根離子濃度為103mol/L，故錯誤；

B．①點時pH＝6，此時溶液中c(H＋)＝106mol/L，c(OH)＝108mol/L，由電荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)，則c(CH3COO)c(Na＋)＝c(H＋)c(OH)＝106mol/L108mol/L＝9.9×107mol/L，故B正確；

C．②點時溶液pH＝7，則c(H＋)＝c(OH)，根據(jù)電荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)，故溶液中的c(CH3COO)=c(Na＋)，故C正確；

D．③點時V＝20mL，溶液呈堿性，則c(H＋)<c(OH)，根據(jù)電荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)，故溶液中的c(CH3COO)<c(Na＋)，此時c(Na＋)＝0.05mol/L，故D錯誤；

故答案為：BC；

(6)①由圖可知，A極CO發(fā)生氧化反應(yīng)，CO失去電子與碳酸根離子結(jié)合生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為：CO2e＋CO32＝2CO2；故答案為：CO2e＋CO32＝2CO2；

②原電池中A為負極，B為正極，電解粗銅的精煉，粗銅作陽極，連接電源正極，精銅作陰極，連接電源負極，故B極應(yīng)該與D極相連；故答案為：D。