Question

“低碳循環(huán)”引起各國(guó)的高度重視，而如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用CO₂，引起了全世界的普遍重視．所以“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題
（1）用電弧法合成的儲(chǔ)氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質(zhì)），這種顆粒（雜質(zhì)）可用如下氧化法除去，請(qǐng)配平該反應(yīng)的離子方程式：

 

 C+

 

 MnO₄^-+

 

 H⁺→

 

CO₂↑+

 

Mn²⁺

 

H₂O
（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下兩組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①實(shí)驗(yàn)1中以v（CO₂） 表示的反應(yīng)速率為

 

 （取兩位小數(shù)，下同）．
②實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)K=

 

，該反應(yīng)為

 

（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)．
（3）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ?mol^-1
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ?mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H═-44.0kJ?mol^-1
寫(xiě)出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,氧化還原反應(yīng)方程式的配平,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算

專(zhuān)題：

分析：（1）反應(yīng)中C→CO₂，碳元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+4價(jià)，共升高4價(jià)，KMnO₄→MnSO₄，Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)降低為+2價(jià)，共降低5價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為20，故C的系數(shù)為5，故KMnO₄系數(shù)為4，據(jù)此結(jié)合原子守恒配平其它物質(zhì)的系數(shù)；
（2）①已知平衡時(shí)c（H₂）=1.6mol，所以c（CO₂）=1.6mol，根據(jù)公式求出v（CO₂）；
②第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，表明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；依據(jù)圖表數(shù)據(jù)列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)概念計(jì)算；
（3）根據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算解答．

解答： 解：（1）反應(yīng)中C→CO₂，碳元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+4價(jià)，共升高4價(jià)，KMnO₄→MnSO₄，Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)降低為+2價(jià)，共降低5價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為20，故C的系數(shù)為5，故KMnO₄系數(shù)為4，結(jié)合原子守恒配平后方程式為：5C+4KMnO₄+6H₂SO₄=5CO₂↑+4MnSO₄+2K₂SO₄+6H₂O，離子方程式為5C+4MnO₄^-+12H⁺=5CO₂↑+4Mn²⁺+6H₂O，故答案為：5；4；12；5；4；6；
（2）①已知平衡時(shí)c（H₂）=1.6mol，所以c（CO₂）=1.6mol，v（CO₂）=

1.6mol 2L

6min

=0.13mol/（L?min），故答案為：0.13mol/（L?min）；
②實(shí)驗(yàn)2條件下，
H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度 0.5mol/L 1mol/L 0 0
轉(zhuǎn)化濃度 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l
平衡濃度 0.3mol/L 0.8mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l
K=

c(CO2)?c(H2)

c(H2O)?c(CO)

=

0.2×0.2

0.3×0.8

=0.17，
實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為

1.6mol

4mol

×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為

0.4mol

0.4mol

×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，則說(shuō)明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，
故答案為：0.17；放；
（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律①-②+③×4得到甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO （g）+4H₂O（l）△H=-885.6KJ/mol；
得到熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO （g）+2H₂O（l）△H=-442.8KJ/mol．
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO （g）+2H₂O（l）△H=-442.8KJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．