Question

10．碳及其化合物的研究具有重要的現(xiàn)實意義
（1）用電弧法合成的儲氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質(zhì)），這種顆粒可用如下氧化法提純：5C+4KMnO₄+6H₂SO₄→5CO₂↑+4K₂SO₄+2MnSO₄+6H₂O請完成并配平上述化學(xué)方程式．
（2）活性炭可處理大氣污染物NO．在2L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質(zhì)），生成氣體E和F．當(dāng)溫度分別在T₁和T₂時，測得各物質(zhì)平衡時物質(zhì)的量如下表：

物質(zhì) T/℃n/mol T/℃	活性炭	NO	E	F
初始	2.030	0.100	0	0
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①請結(jié)合上表數(shù)據(jù)，寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式C+2NON₂+CO₂．
②上述反應(yīng)T₁℃時的平衡常數(shù)為K₁，T₂℃時的平衡常數(shù)為K₂．
Ⅰ．計算K₁=0.5625．
Ⅱ．根據(jù)上述信息判斷，溫度T₁和T₂的關(guān)系是（填序號）c．
a．T₁＞T₂  b．T₁＜T₂  c．無法比較
③在T1溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列措施不能改變NO轉(zhuǎn)化率的是bc．
a．升高溫度 b．增大壓強(qiáng) c．增大c（NO）  
（3）已知在常溫常壓下：
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
寫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CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ/mol；
（4）電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液可以制取氫氣，其裝置如圖所示（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）．電解時，陽極的電極反應(yīng)式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等和原子守恒來配平化學(xué)方程式；
（2）①依據(jù)表中數(shù)據(jù)計算反應(yīng)物、生成物轉(zhuǎn)化量，依據(jù)轉(zhuǎn)化量之比等于計量系數(shù)之比，結(jié)合原子個數(shù)守恒書寫方程式；
②計算各氣體的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算；
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；
③依據(jù)平衡移動的原理解答：升高溫度平衡向吸熱方向移動，增大壓強(qiáng)平衡向氣體系數(shù)小的方向移動，增大反應(yīng)物濃度，平衡向正方向移動；
（3）依據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱，寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（4）電解時，陽極尿素失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸根、氮氣和水．

解答 解：（1）方程式中高錳酸鉀中錳元素化合價從+7價降低為+2價，降低5價，碳元素化合價從0價升高到+4價，升高4價，依據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價升高數(shù)=化合價降低數(shù)，所以高錳酸鉀前的系數(shù)是4，碳單質(zhì)前的系數(shù)是5，根據(jù)原子守恒，二氧化碳前是5，硫酸錳前是4，硫酸鉀前面是2，根據(jù)原子個數(shù)守恒，所以硫酸前面是6，據(jù)氧原子和氫原子守恒，
故答案為：5、4、6 H₂SO₄、5、4、2、6；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案為：C+2NO        N₂+CO₂；
②T₁℃時的平衡濃度c（NO）=$\frac{0.04mol}{1L}$=0.04mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=$\frac{0.03mol}{1L}$=0.03mol/L，故T₁℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K₁=$\frac{0.03×0.03}{0.0{4}^{2}}$=0.5625，
故答案為：0.5625；
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，
故選：a；
③a．反應(yīng)移動存在熱效應(yīng)，升高溫度，平衡一定移動，NO轉(zhuǎn)化率一定變化，故a不符合；
b．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，增大壓強(qiáng)，平衡不移動，NO轉(zhuǎn)化率不變，故b選；
c．增大c（NO），相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，平衡不移動，NO的轉(zhuǎn)化率不變，故c選；
故選：bc；
（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
由蓋斯定律①-②+③×4，得：2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO （g）+4H₂O（l）△H=-885.6KJ/mol；
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ/mol；
（4）電解時，陽極尿素失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸根、氮氣和水，電解反應(yīng)式為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
故答案為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、平衡常數(shù)及化學(xué)平衡的有關(guān)計算、平衡的移動等、熱化學(xué)方程式的書寫、電解池電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等，側(cè)重學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握熟練程度．