问题 计算题

“低碳循环”引起世界各国的高度关注,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,更是引起了全世界的普遍重视。

(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请配平该反应的化学方程式:(将化学计量数按顺序填在答题卷上)

___C+____KMnO4+____H2SO4→___CO2↑+____MnSO4+____K2SO4+___H2O

(2)将不同最的CO(g)和H2O(g)分别通人到容积为2L的恒容密闭容器中,进行如下反应:

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)   得到表中三组数据

实验温度℃起始量/mol平均量/mol达到平衡所需时间/min
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
3900abcdt
 

①实验1中以v (CO2)表示的反应速率为____(取二位小数,下同)。

②实验3条件下,反应物和生成物的起始量、平衡量都不知道,欲计算该条件下的化学平衡常数可以利用实验____的数据进行,其K=____。

(3)已知在常温常压下:

①2CH3OH(I)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)  △H=-1275.6kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO(g)  △H=-566.0kJ/mol

③H2O(g)=H2O(I)  △H=-44.0kJ/mol

写出甲醇(CH2OH)不宪全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式_          

答案

(12分)(1)5、4、6、5、4、2、6(3分)

(2)①0.13mol/(L•min)(2分);②2(2分);0.17(2分)

(3)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)  △H=-442.8KJ/mol(3分)

题目分析:(1)根据反应的化学方程式可知,碳元素化合价由0价升高到+4价,失去4个电子。Mn元素化合价由+7价降低为+2价,得到5个电子,最小公倍数为20,所以C的系数为5,KMnO4系数为4,结合原子守恒配平后方程式为5C+4KMnO4+6H2SO4=5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O。

(2)①由表中数据可知,6min平衡时H2的物质的量为1.6mol,浓度=1.6mol÷2L=0.8mol/L,所以v(H2)==0.13mol/(L•min)。又因为反应速率之比等于化学计量数之比,故v(CO2)=v(H2)=0.13mol/(L•min)。

②由于平衡常数只与温度有关系,所以欲计算900℃时该反应的平衡常数,则可以利用第2组实验中的数据。平衡时CO的物质的量为1.6mol,则:

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始量(mol)  2      1        0       0

转化量(mol) 0.4    0.4      0.4      0.4

平衡量(mol) 1.6    0.6      0.4      0.4

该反应前后气体体积不变,故利用物质的量代替浓度计算平衡常数,所以900℃时该反应平衡常数K=

=0.17。

(3)根据盖斯定律可知,①-②+③×4即得到反应2CH3OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(l),所以该反应的反应热△H=-1275.6kJ/mol+566.0kJ/mol-44.0kJ/mol×4=-885.6KJ/mol,所以该反应的热化学方程式是CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)  △H=-442.8KJ/mol。

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