(12分)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 - 高中化学试题 - 超级试练试题库

题目

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(12分)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：(系数按顺序填在答题卷上)
___ C+ ___ KMnO₄+ ____ H₂SO₄→____CO₂↑+ ____MnSO₄ + ____K₂SO₄+ ____H₂O
(2)活性炭可处理大气污染物NO。在2 L密闭容器中加入NO和活性炭（无杂质），生成气体E和F。当温度分别在T₁和T₂时，测得各物质平衡时物质的量如下表：

物质 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请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式                  。
②根据上述信息判断，温度T₁和T₂的关系是（填序号）          。
a．T₁＞T₂            b．T₁＜T₂        c．无法比较
(3)CO₂经常用氢氧化钠来吸收，现有0.4molCO₂，若用200ml 3mol/LNaOH溶液将其完全吸收，溶液中离子浓度由大到小的顺序为：
(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 为阳极燃气，空气与 CO2的混和气为阴极助燃气，制得在 650 ℃下工作的燃料电池，其阳极反应式:2CO + 2CO₃²^－ =4CO₂+4e^－则阴极反应式：              ，电池总反应式：                     。

答案

（12分）（1）5、4、6、5、4、2、6（2分）
（2）①C+2NO

N₂+CO₂（2分）②c （2分）
（3）c(Na⁺) > c(HCO₃^-) > c(CO₃^2-) > c(OH^-) > c(H⁺)（2分）
（4）O₂ + 2CO₂+4e^- ="2" CO₃^2-（2分） , 2CO+ O₂= 2CO₂（2分）

解析

】（1）考查氧化还原反应方程式的配平，配平的依据是电子的得失守恒。碳是还原剂，化合价升高4个单位。KMnO₄是氧化剂，锰元素的化合价降低5铬单位，所以1mol氧化剂得到5mol电子，即氧化剂和还原剂的物质的量之比是4︰5，所以方程式为3C + 2K₂Cr₂O₇ +8H₂SO₄= 3CO₂↑ + 2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ +8H₂O
（2）① C + NO

E↑+   F↑
初n: 2.030    0.100        0         0
⊿n： 0.030    0.060       0.030     0.030
T1 n: 2.000    0.040       0.030     0.030
由各物质的⊿n及原子守恒，可知化学方程式为：C+2NO

N₂+CO₂
②根据上述信息无法判断温度T₁和T₂的关系，因为上述可逆反应正反应是吸热还是放热反应并不知道
（3）由题意知：3NaOH+2CO₂=Na₂CO₃ + NaHCO₃ + H₂O
由于Na₂CO₃水解较NaHCO₃强，所以c(Na⁺) > c(HCO₃^-) > c(CO₃^2-) > c(OH^-) > c(H⁺)
（4）电池的总反应为：2CO+ O₂= 2CO₂，减去阳极反应式：2CO + 2CO₃²^－ =4CO₂+4e^－即可得到阴极反应式：O₂ + 2CO₂+4e^- ="2" CO₃^2-

核心考点

试题【(12分)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】；主要考察你对原电池原理等知识点的理解。[详细]

举一反三

（12分）甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H₂化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H₂(g)

CH₃OH(g) ⊿H
已知某些化学键的键能数据如下表：

化学键	C—C	C—H	H—H	C—O	C≡O	H—O
键能/kJ·mol^-1	348	413	436	358	1072	463

请回答下列问题：
（1）已知CO中的C与O之间为叁键连接，该反应的⊿H = ；
（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH₂，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在250°C开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：

反应时间/min	0	5	10	15	20	25
压强/MPa	12.6	10.8	9.5	8.7	8.4	8.4

则从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率=      ，该温度下平衡常数K=         ，若升高温度则K值          （填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是         ；
A、容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B、2v(H₂)_正=v(CH₃OH)_逆
C、容器中气体的压强保持不变
D、单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH₂
（4）甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，其工作原理示意图如右，该燃料电池的电池反应式为2CH₃OH(g)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(l)，则负极的电极反应式为                                。

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（14分）1773年，伊莱尔·罗埃尔（Hilaire Rouelle）发现尿素。1828年，弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸钾[KCNO]与硫酸铵人工合成了尿素[CO(NH₂)₂]。
（1）维勒合成尿素的化学反应方程式为。
（2）工业上尿素是由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为当氨碳比

的转化率随时间的变化关系如图1所示。
①A点速率v_逆（CO₂）

点速率为V_正（CO₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）
②NH₃的平衡转化率为。

（3）人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图2。
①电源的负极为         （填“A”或“B”）。
②阴极室中发生的电极反应式为
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将       (填“增大”、“减小”、“不变”)若两极共收集到气体11.2L（标准状况），则除去的尿素为       g（忽略气体的溶解）。

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（16分）甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇： CO(g)+2H₂(g)

CH₃OH(g) ΔH< 0。
（1）上述反应的平衡常数表达式为K= ，以下有关说法正确的是________
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b．一定条件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率
d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产率
（2）其它条件相同时，在T₁、T₂（T₁< T₂）两个不同温度下可逆反应达到平衡，请画出CO的转化率随时间变化的示意图。

（3）已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g) ΔH＝ -a kJ·mol^-1
② 2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ΔH＝ -b kJ·mol^-1
③ H₂O(g)= H₂O(l) ΔH＝ -c kJ·mol^-1
则 CH₃OH(l)+ O₂(g) = CO(g) + 2H₂O(l) ΔH＝______________kJ·mol^-1。
（4）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

C极发生的电极反应式为:___________________________，工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO₂时，有______N_A个电子发生转移。
（H：1 C：12 O：16）

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下列对于化学反应的研究结论正确的是

A．已知常温常压下4Fe(s)+3O₂(g)=2Fe₂O₃(s)是自发反应, 则该反应是吸热反应

B．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阴极均发生氧化反应

C．一定条件下2molPCl₃和2molCl₂发生反应PCl₃(g)+Cl₂(g)

PCl₅(g) ΔH= -93kJ•mol^—1 ,达平衡时放热139.5kJ,则PCl₃的转化率为75%

D．用pH分别为2和3的醋酸中和等量的NaOH,消耗醋酸的体积分别为V₁和V₂，则V₁>10V₂

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(14分) 研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)利用反应6NO₂＋8NH₃

7N₂＋12H₂O可处理NO₂。当转移3.6mol电子时，生成的N₂在标准状况下是 L。
(2)已知：反应1：2SO₂(g)+O₂(g)

2SO₃(g) ΔH =" —196.6" kJ·mol^-1
反应2：NO₂(g)+SO₂(g)

SO₃(g)+NO(g) ΔH = —41.8kJ·mol^-1
则反3：2NO(g)+O₂(g)

2NO₂(g)的 ΔH =" _________" kJ·mol^-1
(3) 一定条件下，将2molNO与2molO₂置于恒容密闭容器中发生上述反应3，下列各项能说明反应达到平衡状态的是       。
a．体系压强保持不变                  b．混合气体颜色保持不变
c．NO和O₂的物质的量之比保持不变     d．每消耗1 molO₂同时生成2 molNO₂
(4)CO可用于合成甲醇，一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入CO和H₂，发生反应CO（g）+2H₂（g）

CH₃OH（g），达平衡后测得各组分浓度如下：

物质	CO	H₂	CH₃OH
浓度(mol•L^—1)	0.9	1.0	0.6

①混合气体的平均相对分子质量__________________________。
②列式并计算平衡常数K=__________________________。
③若将容器体积压缩为1L,不经计算，预测新平衡中c(H₂)的取值范围是__________。
④若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH₃OH,此时v_正___v_逆(填“>”、“<”或“=”)。

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