Question

重大科技进展中的其中一项为：储氢碳纳米管研究获重大进展，用电弧法合成碳纳米管，常伴有大量杂质——碳纳米颗粒。这种碳纳米颗粒可用氧化汽化法提纯。其反应式为：

K₂Cr₂O₇+C+H₂SO₄→Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄+H₂O+CO₂↑

（1）配平上述反应的化学方程式

K₂Cr₂O₇ +      C +     H₂SO₄ =         Cr₂(SO₄)₃ +       K₂SO₄ +    H₂O +     CO₂↑

（2）此反应的氧化剂为               ；氧化产物是             。（填化学式）

（3）要使10mL 1.0 mol·L^-1的K₂Cr₂O₇溶液被还原，至少要加入            ml2.0 mol·L^-1的H₂SO₄溶液。

（4）H₂SO₄在上述反应中表现出来的性质是          （填选项编号）

A．酸性                  B．氧化性         C．吸水性                D．还原性

（5）在配平H₂O₂、KMnO₄、H₂SO₄三者反应的化学方程式时，出现多套配平系数，如：

a．7H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+6O₂↑+K₂SO₄+10H₂O

b．5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+5O₂↑+K₂SO₄+8H₂O

c．9H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+7O₂↑+K₂SO₄+12H₂O

用H₂¹⁸O₂进行示踪实验（¹⁸O为示踪原子），证实生成的氧气全部是¹⁸O₂，仅据这一实验事实，回答下列问题：

H₂O₂仅起还原剂作用的化学方程式是             （填序号a、b、c）。

研究三个化学方程式各组系数的变化规律，写出符合该规律的一个新的化学方程式               。

Answer

（1）2，3，8，2，2，8，3（2分)

（2）K2Cr2O7；CO2 (各1分)（3）20（2分）（4）A（2分）

（5）①b（2分）②11H2O2+2KMnO4+3H2SO4＝2MnSO4+8O2↑+K2SO4+14H2O

【解析】

试题分析：：（1）反应中C元素的化合价由0升高为+4价，Cr元素的化合价由+6价降低为+3价，由电子守恒可知，C的化学计量数为3，K2Cr2O7的化学计量数为2，由质量守恒定律可知，配平后的化学反应为：2K2Cr2O7+3C+8H2SO4=2K2SO4+2Cr2（SO4）3+8H2O+3CO2↑；

（2）分析所给物质的化合价氧化剂为K2Cr2O7，还原产物为Cr2（SO4）3，还原剂为C，氧化产物为CO2；

（3）10mL 1.0mol•L-1的K2Cr2O7溶液中含有K2Cr2O7的物质的量为：1.0mol•L-1×0.01L=0.01mol，根据反应方程式2K2Cr2O7+3C+8H2SO4=2K2SO4+2Cr2（SO4）3+8H2O+3CO2↑可知，消耗硫酸的物质的量为0.04mol，需要2.0mol•L-1的H2SO4溶液的体积为：V=0.04mol÷2.0mol/L=0.02L=20mL；

（4）H2SO4在反应中各元素的化合价没有发生变化，只表现酸性，故答案为：A；

（5）a.7H2O2+2KMnO4+3H2SO4═2MnSO4+6O2↑+K2SO4+10H2O中，Mn元素的化合价降低，H2O2中O元素化合价升高也降低；b.5H2O2+2KMnO4+3H2SO4═2MnSO4+5O2↑+K2SO4+8H2O，Mn元素的化合价降低，H2O2中O元素化合价升高；c.9H2O2+2KMnO4+3H2SO4═2MnSO4+7O2↑+K2SO4+12H2O，Mn元素的化合价降低，H2O2中O元素化合价升高也降低；

①H2O2仅作还原剂，其O元素的化合价只升高，2molKMnO4得到10mol电子，则只有b符合只作还原剂遵循电子守恒，故答案为：b；

②由化学计量数的变化可知，H2O2的系数增加2，则生成的氧气系数增加1，生成水的系数增加2，符合条件的反应为：11H2O2+2KMnO4+3H2SO4═2MnSO4+8O2↑+K2SO4+14H2O。

【考点定位】本题考查氧化还原反应方程式的配平，氧化剂、还原剂等概念的了解和判断，以及有关氧化还原反应的简单计算

【名师点晴】做题时注意正确判断化合价的变化，从氧化还原反应氧化剂和还原剂得失电子数目相等进行配平和计算。氧化还原反应是一类重要的化学反应，氧化还原反应中电子转移数目相等。氧化还原反应的实质是电子 ，特征是化合价的升降，反应实质、特征及反应类型的关系可以用6个字概括：升、失、氧，降、得、还；在氧化还原反应中元素的化合价升高，原子失去电子，发生氧化反应，作还原剂；元素的化合价降低，原子获得电子，发生还原反应，作氧化剂。元素化合价升降总数与原子失去或获得的电子数相等，要掌握反应的规律、配平技巧、有关的概念是本题的关键。