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欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖，使得对如何...

欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暖，使得对如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。

（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，请完成该反应的化学方程式：

___ C+ ___ KMnO4+ ____ H2SO4→____CO2↑+ ____MnSO4 + ____K2SO4+ ____H2O

（2）焦炭可用于制取水煤气。测得12 g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131.6 kJ热量。该反应的热化学方程式为                。

（3）工业上在恒容密闭容器中用下列反应合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)满分5 manfen5.comCH3OH(g) △H＝akJ/mol

下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度

250℃

300℃

350℃

K

2.041

0.270

0.012

①判断反应达到平衡状态的依据是            。

A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等

B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．混合气体的密度不变

D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

②借助上表数据判断，要同时提高CO的转化率和反应的速率，可采取的措施是          。

A．升温    B．充入H2      C．分离出甲醇    D．加入催化剂

③某温度下，将2 mol CO和一定量的H2充入2 L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得c满分5 manfen5.commol／L，则以H2表示的反应速率v(H2)=            。

（4）CO还可以用做燃料电池的燃料，某熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，该电池用 Li2CO3 和Na2CO3 的熔融盐混合物作电解质， CO为负极燃气，空气与CO2的混和气为正极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，其正极反应式: O2 + 2CO2+4e-＝2CO32- ，则 负极反应式:___       ____。

（5）向BaSO4沉淀中加入饱和碳酸钠溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO4全部转化为BaCO3，发生反应：BaSO4(s)+CO32－(aq) 满分5 manfen5.comBaCO3(s)+SO42－(aq)。已知某温度下该反应的平衡常数K=4.0×10－2，BaSO4的Ksp=1.0×10-10，则 BaCO3的溶度积Ksp=           。

 

（1）5、4、6、5、4、2、6 （2）C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH=＋131.6 kJ•mol—1 （3）①BD②B③ 0.16 mol /(L·min) （4）2CO+2CO32--4e-=4CO2 （5）2.5×10-9 【解析】 试题分析：（1）反应中C元素的化合价由0升高为+4价，一个碳原子化合价变化4，Mn元素的化合价由+7价降低为+2价，1个高锰酸钾化合价变化5，4和5的最小公倍数为20，由化合价升降总数相等可知，C的化学计量数为4，高锰酸钾的化学计量数为4，最后由质量守恒定律可知得化学反应为5C+4 KMnO4+6H2SO4＝5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O； （2）12g碳的物质的量为1mol，与水蒸气完全反应生成CO、H2，吸收131.6kJ热量，该反应的热化学方程式为C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) ΔH=＋131.6 kJ•mol—； （3）①A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等均表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，A错误；B．混合气体的质量不变，物质的量减小，所以混合气体的平均相对分子质量不变可以说明反应达到平衡状态，B正确；C．混合气体的质量不变，容积不变，则混合气体的密度始终不变，C错误；D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化说明反应达到平衡状态，D正确，答案选BD。 ②根据表中数据可知随着温度的升高，平衡常数减小，这说明正反应是放热反应。又因为正反应是体积减小的可逆反应，则要同时提高CO的转化率和反应的速率，可采取的措施是充入氢气，B正确；升高温度平衡向逆反应方向进行，分离出甲醇，反应速率减小，加入催化剂不能改变平衡状态，答案选B。 ③某温度下，将2 mol CO和一定量的H2充入2 L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得cmol/L，则CO浓度变化了1mol/L－0.2mol/L＝0.8mol，所以根据方程式可知氢气浓度变化了1.6mol/L，则以H2表示的反应速率v(H2)＝1.6mol/L÷10min＝0.16 mol /(L·min)。 （4）负极CO失去电子，结合碳酸根生成二氧化碳，则负极电极反应式为2CO + 2CO32- -4e-=4CO2 。 （5）根据方程式可知该反应的平衡常数K＝＝＝＝4.0×10－2，所以BaCO3的溶度积Ksp＝2.5×10-9。 考点：考查氧化还原反应方程式的配平；热化学方程式；水解与电离；化学平衡的计算；化学平衡的影响因素；化学电源新型电池以及溶解平衡等  
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钛是继铁、铝后的第三金属，二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等，二氧化钛还可作为制备钛单质的原料。

Ⅰ．用钛铁矿制取二氧化钛，(钛铁矿主要成分为FeTiO3，其中Ti元素化合价为+4价，含有Fe2O3杂质。)主要流程如下：

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（1）Fe2O3与H2SO4反应的离子方程式_________________。

（2）加Fe的作用是______________________。

Ⅱ．由金红石(含TiO2大于96％)为原料生产钛的流程如下：

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（3）反应②的方程式是             ，该反应需要在Ar气氛中进行的原因是         。

Ⅲ．科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶炼钛的新工艺。

（4）TiO2直接电解法生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氧化钙，原理如右图所示 该方法阴极获得钛的电极反应为                    。

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（5）阳极产生的CO2经常用氢氧化钠溶液来吸收，现有0.4mol CO2用200ml 3mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，溶液中的离子浓度由大到小的顺序为                。

 

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几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：下列叙述正确的是(  )

元素代号

X

Y

Z

W

原子半径/pm

160

143

70

66

主要化合价

＋2

＋3

＋5、＋3、－3

－2

A．X、Y元素的金属性X<Y

B．一定条件下，Z单质与W的常见单质直接生成ZW2

C．Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水

D．一定条件下，W单质可以将Z单质从其氢化物中置换出来

 

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下列表示溶液中发生反应的化学方程式错误的是 (   )

A．100 mL 0.1 mol/L的Na2CO3溶液中加入0.01 molCH3COOH：CO32- + CH3COOH＝HCO3- + CH3COO-

B．向HCOOK和KOH的混合溶液中加入KMnO4，2KMnO4＋HCOOK＋KOH＝2K2MnO4＋CO2↑＋H2O

C．4 mol/L的NaAlO2溶液和7 mol/L的盐酸等体积均匀混合：4AlO2- + 7H+ + H2O＝3Al(OH)3↓+ Al3+

D．在含有Mn2+的溶液中加入HNO3再加入PbO2，则反应体系显紫红色：

5PbO2 + 2Mn2+ + 4H+＝5Pb2+ + 2MnO4- + 2H2O

 

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加热条件下，将24gCuO、Fe2O3的混合物与充足的CO完全反应，并将反应后的气体全部通入到澄清石灰水中，得到白色沉淀40g。下列有关叙述中不正确的是（    ）

A．原混合物中CuO与Fe2O3物质的量的比为l︰l

B．反应后所得CO2的质量为40g

C．参加反应的CO的质量为11.2g

D．原混合物中CuO与Fe2O3的质量比为1︰2

 

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X、Y、Z是三种气态物质，在一定温度下其变化符合下图。下列说法不正确的是(    )

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A．该反应的化学方程式为X(g) +3Y(g) 满分5 manfen5.com 2Z(g)

B．若升高温度，该反应的平衡常数减小，Y的转化率降低。

C．图II中曲线b是加入催化剂时的能量变化曲线，曲线a是没有加入催化剂时的能量变化曲线。

D．若图III中甲表示压强，乙表示Z的含量，则其变化符合图III中曲线。

 

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