Question

【題目】目前低碳經(jīng)濟(jì)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(kāi)發(fā)利用，引起全世界的關(guān)注：

(1)用電弧法合成的儲(chǔ)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(wú)污染氣體而除去，Mn元素轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>，請(qǐng)寫(xiě)出對(duì)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(jìn)行反應(yīng)

，得到如下兩組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度	起始量		平衡量		達(dá)到平衡所 需時(shí)間
			CO		CO
1	650	2	4			5
2	900	1	2			3

①實(shí)驗(yàn)2條件下平衡時(shí)體積分?jǐn)?shù)為 ______ ；

②下列方法中可以證明上述已達(dá)平衡狀態(tài)的是 ______ ；

單位時(shí)間內(nèi)生成nmol的同時(shí)生成nmolCO

容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化混合氣體密度不再變化

混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化的質(zhì)量分?jǐn)?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(duì)數(shù)值如下表，則反應(yīng)，在900K時(shí)，該反應(yīng)平衡常數(shù)的對(duì)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(qǐng)寫(xiě)出CO除的熱化學(xué)方程式 ______ ．

(4)時(shí)，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(shí)，在醋酸中加入V溶液，測(cè)得混合溶液的pH變化曲線如圖所示，下列說(shuō)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(diǎn)時(shí)，此時(shí)溶液中，

C.②點(diǎn)時(shí)，溶液中的

D.③點(diǎn)時(shí)，此時(shí)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(jìn)行粗銅的精煉實(shí)驗(yàn)．回答下列問(wèn)題：

①寫(xiě)出A極發(fā)生的電極反應(yīng)式 ______ ；

②要用燃料電池為電進(jìn)行粗銅的精煉實(shí)驗(yàn)，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(jià)降低4價(jià)，碳元素化合價(jià)升高4價(jià)，化合價(jià)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(jì)算消耗水的物質(zhì)的量，再計(jì)算平衡時(shí)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(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為3mol，進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)水的體積分?jǐn)?shù)；

②可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，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(jìn)行發(fā)生改變，該物理量由變化到不變化說(shuō)明到達(dá)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(jì)算溶液中c(Ba2＋)，如果加入等體積的Na2SO4溶液，計(jì)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(jì)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(shí)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(fù)極，B為正極，電解粗銅的精煉，粗銅作陽(yáng)極，連接電源正極，精銅作陰極，連接電源負(fù)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(jià)降低4價(jià)，碳元素化合價(jià)升高4價(jià)，化合價(jià)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(shí)驗(yàn)2條件下平衡時(shí)生成氫氣為0.4mol，由方程式可知消耗水為0.4mol，則平衡時(shí)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(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為3mol，故平衡時(shí)水的體積分?jǐn)?shù)為×100%＝20%，故答案為：20%；

②a．單位時(shí)間內(nèi)生成n mol H2的同時(shí)生成n mol CO，生成的氫氣與消耗氫氣相等，反應(yīng)到達(dá)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(qiáng)始終不變化，故b錯(cuò)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(cuò)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(duì)分子質(zhì)量始終不變，故d錯(cuò)誤；

e．隨反應(yīng)進(jìn)行二氧化碳質(zhì)量增大，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化說(shuō)明到達(dá)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(shí)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(cuò)誤；

B．①點(diǎn)時(shí)pH＝6，此時(shí)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(diǎn)時(shí)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(diǎn)時(shí)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(shí)c(Na＋)＝0.05mol/L，故D錯(cuò)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(fù)極，B為正極，電解粗銅的精煉，粗銅作陽(yáng)極，連接電源正極，精銅作陰極，連接電源負(fù)極，故B極應(yīng)該與D極相連；故答案為：D。