歐盟原定于2012年1月I日起征收航空碳排稅以應對冰川融化和全球變曖,研究碳及其化合物的綜合利用對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要的意義.請運用相關(guān)知識研究碳及其化合物的性質(zhì).
(1)近年來,我國儲氫納米碳管研究取得重大進展,用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒(雜質(zhì)),這種碳納米顆?捎醚趸瘹饣ㄌ峒,其反應的化學方程式為:
 
C+
 
K2Cr2O7+
 
-
 
CO2↑+
 
K2SO4+
 
Cr2(SO43+
 
H2O
①完成并配平上述化學方程式②在上述方程式上標出該反應電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目.
(2)高溫時,用CO還原MgSO4可制備高純MgO.
①750℃時,測得氣體中含等物質(zhì)的量SO2和SO3,此時反應的化學方程式
 

②由MgO可制成“鎂-次氯酸鹽”燃料電池,其裝置示意圖如圖1,該電池反應的離子方程式為
 

精英家教網(wǎng)
(3)二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向,將C02轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學方程式為:
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H
①該反應的平衡常數(shù)表達式為K
 

②取五份等體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應,反應相同時間后,測得甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH)與反應溫度T的關(guān)系曲線如圖2所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應的△H
 
0(填“>”“<”或“=”).
③在同條件下發(fā)生反應,測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間變化如圖3所示,曲線Ⅰ、Ⅱ?qū)钠胶獬?shù)大小關(guān)系為K
 
K (填“>”“<”或“=”)
分析:(1)①反應中C元素的化合價由0升高為+4價,Cr元素的化合價由+6價降低為+3價,結(jié)合化合價升降總數(shù)相等以及質(zhì)量守恒定律配平;
②反應中C元素的化合價由0升高為+4價,3個C轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12e-;
(2)①根據(jù)題目信息寫出反應物和生成物,根據(jù)質(zhì)量守恒配平;
②由圖可知鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg與ClO-、H2O反應生成Cl-與Mg(OH)2;
(3)①依據(jù)化學方程式和平衡常數(shù)概念寫出平衡常數(shù)表達式;
②由圖可知最高點反應到達平衡,到達平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,升高溫度平衡向逆反應進行,據(jù)此判斷;
③由圖象分析先拐先平,溫度高T2先達到平衡則T2>T1,縱軸是甲醇的物質(zhì)的量,溫度越高,甲醇越少,平衡逆向進行分析判斷;
解答:解:(1)①反應中C元素的化合價由0升高為+4價,一個碳化合價變化4,Cr元素的化合價由+6價降低為+3價,1個K2Cr2O7化合價變化6,4和6的最小公倍數(shù)為12,由化合價升降總數(shù)相等可知,C的化學計量數(shù)為3,K2Cr2O7的化學計量數(shù)為2,最后由質(zhì)量守恒定律可知得化學反應為3C+2K2Cr2O7+8H2SO4=3CO2+2K2SO4+2Cr2(SO43+8H2O,
故答案為:3;2;8;H2SO4;3; 2;2;8;
②反應中C元素的化合價由0升高為+4價,3個C轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12e-,精英家教網(wǎng);
故答案為:精英家教網(wǎng);
(2)①用CO還原MgSO4可得到MgO、CO2、SO2和SO3,方程式為CO+2MgSO4
 750℃ 
.
 
2MgO+CO2+SO2+SO3,故答案為:CO+2MgSO4
 750℃ 
.
 
2MgO+CO2+SO2+SO3;
②由圖可知鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg與ClO-、H2O反應生成Cl-與Mg(OH)2,該電池反應的總反應方程式為Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2,正極電極反應是ClO-離子得到電子發(fā)生還原反應,電極反應為:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-,故答案為:ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-;
(3)①依據(jù)化學方程式和平衡常數(shù)概念寫出平衡常數(shù)表達式,K=
c(CH3OH)?c(H2O)
c(CO2)?c3(H2)
,故答案為:=
c(CH3OH)?c(H2O)
c(CO2)?c3(H2)
;
②由圖可知最高點反應到達平衡,達平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,說明升高溫度平衡向逆反應進行,升高溫度平衡吸熱方向進行,逆反應為吸熱反應,則正反應為放熱反應,即△H3<0,故答案為:<;
③T2先達到平衡則T2>T1,由溫度升高反應速率增大可知T2的反應速率大于T1,又溫度高時平衡狀態(tài)CH3OH的物質(zhì)的量少,則說明可逆反應CO2+3H2?CH3OH+H2O向逆反應方向移動,則T1時的平衡常數(shù)比T2時的大,
故答案為:>.
點評:本題考查了氧化還原反應方程式配平和電子轉(zhuǎn)移,原電池原理的分析應用,化學平衡移動,平衡常數(shù)概念理解等,題目涉及的知識點較多,綜合性較強,難度中等.
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

歐盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排稅以應對冰川融化和全球變暖,使得對如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用碳資源的研究顯得更加緊迫.請運用化學反應原理的相關(guān)知識研究碳及其化合物的性質(zhì).
(1)近年來,我國儲氫納米碳管研究取得重大進展,用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒(雜質(zhì)),這種碳納米顆粒可用氧化氣化法提純,其反應的化學方程式為:
 
C+
 
K2Cr2O7+
 
 
 
CO2↑+
 
K2SO4+
 
Cr2(SO43+
 
H2O
請完成并配平上述化學方程式.
(2)甲醇是一種新型燃料,甲醇燃料電池即將從實驗室走向工業(yè)化生產(chǎn).工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇,該反應的熱化學方程式為:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1
①下列措施中有利于增大該反應的反應速率的是
 

A、隨時將CH3OH與反應混合物分離
B、降低反應溫度
C、增大體系壓強
D、使用高效催化劑
②已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)
△H2=-283 kJ?mol-1H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)
△H3=-242 kJ?mol-1
則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO2和水蒸氣時的熱化學方程式為
 
;精英家教網(wǎng)
③在容積為1L的恒容容器中,分別研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律.如圖是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比(起始時CO的物質(zhì)的量均為1mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系.
請回答:
。┰谏鲜鋈N溫度中,曲線Z對應的溫度是
 
;
ⅱ)利用圖中a點對應的數(shù)據(jù),計算出曲線Z在對應溫度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g) 的平衡常數(shù)K=
 

(3)CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應,CaCO3是一種難溶物質(zhì),其Ksp=2.8×10-9.CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的濃度為7×10-4mol/L,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源:2013-2014學年黑龍江省雙鴨山市高三上學期第二次月考化學試卷(解析版) 題型:填空題

歐盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排稅以應對冰川融化和全球變暖,使得對如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用碳資源的研究顯得更加緊迫。請運用化學反應原理的相關(guān)知識研究碳及其化合物的性質(zhì)。

(1)近年來,我國儲氫納米碳管研究取得重大進展,用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒(雜質(zhì)),這種碳納米顆粒可用氧化氣化法提純,其反應的化學方程式為:

__C+__K2Cr2O7+__      →__CO2↑+ __K2SO4 + __Cr2(SO4)3+__H2O

請完成并配平上述化學方程式。

(2)甲醇是一種新型燃料,甲醇燃料電池即將從實驗室走向工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇,該反應的熱化學方程式為:CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)  △H1=-116 kJ·mol-1

①下列措施中有利于增大該反應的反應速率的是  _______;

A.隨時將CH3OH與反應混合物分離       B.降低反應溫度

C.增大體系壓強                       D.使用高效催化劑

②已知: △H2=-283 kJ·mol-1

 △H3=-242 kJ·mol-1

則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO 2和水蒸氣時的熱化學方程式為          ;

③在容積為1L的恒容容器中,分別研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。如圖是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比(起始時CO的物質(zhì)的量均為1mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。請回答:

。┰谏鲜鋈N溫度中,曲線Z對應的溫度是                   

ⅱ)利用圖中a點對應的數(shù)據(jù),計算出曲線Z在對應溫度下CO(g)+ 2H2(g)  CH3OH(g)的平衡常數(shù)K =              。

 

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源:2012-2013學年河北省邯鄲市高三第一次模擬考試理綜化學試卷(解析版) 題型:填空題

歐盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排稅以應對冰川融化和全球變曖,研究碳及其化合物的綜合利用對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要的意義。請運用相關(guān)知識研究碳及其化合物的性質(zhì)。

(1)近年來,我國儲氫納米碳管研究取得重大進展,用電弧法合成的碳納米管中常伴有大量碳納米顆粒(雜質(zhì)),這種碳納米顆?捎醚趸瘹饣ㄌ峒,其反應的化學方程式為:

___C+___K2Cr2O7+___—___CO2↑+ ___K2SO4+ ___Cr2(SO4)3+___H2O

①完成并配平上述化學方程式。

②在上述方程式上標出該反應電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目。

(2)高溫時,用CO還原MgSO4可制備高純MgO。

①750℃時,測得氣體中含等物質(zhì)的量SO2和SO3,此時反應的化學方程式________

②由MgO可制成“鎂-次氯酸鹽”燃料電池,其裝置示意圖如圖1,該電池反應的離子方程式為_____________________。

(3)二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向,將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學方程式為:

CO2(g)+3H2(g)(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH

①該反應的平衡常數(shù)表達式為K_______。

②取五份等體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應,反應相同時間后,測得甲醇的體積分數(shù)(CH3OH)與反應溫度T的關(guān)系曲線如圖2所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應的 ΔH_____0 (填 “>”、“<”或“ =” )。

③在同條件下發(fā)生反應,測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間變化如圖3所示,曲線 I、II對應的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KI_______KII (填“>”、“<”或“ = ”)。

 

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源:2012-2013學年廣西桂林中學高三8月月考化學試卷(解析版) 題型:填空題

(12分)歐盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排稅以應對冰川融化和全球變暖,使得對如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用碳資源的研究顯得更加緊迫。請運用化學反應原理的相關(guān)知識研究碳及其化合物的性質(zhì)

(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?捎萌缦卵趸ㄌ峒,請完成該反應的化學方程式:(系數(shù)按順序填在答題卷上)

___ C+ ___ KMnO4+ ____ H2SO4→____CO2↑+ ____MnSO4 + ____K2SO4+ ____H2

(2)活性炭可處理大氣污染物NO。在2 L密閉容器中加入NO和活性炭(無雜質(zhì)),生成氣體E和F。當溫度分別在T1和T2時,測得各物質(zhì)平衡時物質(zhì)的量如下表:

             物質(zhì)

      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與活性炭反應的化學方程式                   。

②根據(jù)上述信息判斷,溫度T1和T2的關(guān)系是(填序號)           。

a.T1>T2            b.T1<T2        c.無法比較

(3)CO2經(jīng)常用氫氧化鈉來吸收,現(xiàn)有0.4molCO2,若用200ml  3mol/LNaOH溶液將其完全吸收,溶液中離子濃度由大到小的順序為:                           

(4)CO還可以用做燃料電池的燃料,某熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視,該電池用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融鹽混合物作電解質(zhì), CO 為陽極燃氣,空氣與 CO2 的混和氣為陰極助燃氣,制得在 650 ℃下工作的燃料電池,其陽極反應式:2CO + 2CO32 =4CO2 +4e 陰極反應式:               ,電池總反應式:                      。

 

查看答案和解析>>

同步練習冊答案