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9.“低碳循环”已引起各国家的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视.所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题.
(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:
5 C+4 KMnO4+6 H2SO4→5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O;
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组温度℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/min
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
3900abcdt
①实验1条件下平衡常数K=2.67(取小数二位,下同);
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值<1 (填具体值或取值范围);
③实验4,若900℃时,在此容器中加入10molCO,5molH2O,2molCO2,5molH2,则此时V<V(填“<”、“>”或“=”).

分析 (1)反应中C元素的化合价由0升高为+4价,Mn元素的化合价由+7价降低为+2价,结合化合价升降总数相等以及质量守恒定律配平;
(2)①先求得各物质平衡时的浓度,再根据平衡常数等于生成物浓度系数次幂之积除以反应物浓度系数次幂之积求得平衡常数;
②在反应中当反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时,各反应物的转化率相等,某一种反应物越多,其转化率越低,而另一种反应物的转化率则越高,据此答题;
③根据浓度商Qc与平衡常数K的大小,判断反应进行的方向,进而确定正逆反应的速率.

解答 解:(1)反应中C元素的化合价由0升高为+4价,Mn元素的化合价由+7价降低为+2价,该反应中转移20e-,由电子守恒和质量守恒定律可知得化学反应为5C+4KMnO4+6HSO4=5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O,
故答案为:5;4;6;5;4;2;6;
(2)①CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),
开始(mol):2       1        0        0
变化(mol):0.8     0.8      0.8      0.8
平衡(mol):1.2     0.2      0.8      0.8
所以平衡常数K=$\frac{0.8×0.8}{1.2×0.2}$=2.67,故答案为:2.67;
②在反应中当反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时,各反应物的转化率相等,某一种反应物越多,其转化率越低,而另一种反应物的转化率则越高,所以要使CO的转化率大于水蒸气,则0<$\frac{a}{b}$<1,故答案为:0<$\frac{a}{b}$<1;
③900℃时,当容器中加入10molCO,5molH2O,2molCO2,5molH2时,浓度商Qc=$\frac{1×2.5}{5×2.5}$=0.2<2.67=K,所以此时平衡要逆向移动,故V<V,故答案为:<.

点评 本题主要考查了氧化还原反应的配平、化学平衡常数的计算、等知识点,综合性较强,中等难度,解题时注意对基础知识的灵活运用.

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B.②中Mg作正极,电极反应式为:2H2O+2e-═2OH-+H2
C.③中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-═Fe2+
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19.下列说法不正确的是(  )
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4.以天然气为原料合成甲醇常见的方法有水煤气法和目前正在开发的直接氧化法
(1)有关热化学方程式如下:
水煤气法:
CH4(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO(g)+2H2(g)△H1=-35.4kJ.mol-1
CO(g)+2H2?CH3OH(g)△H2=-90.1kJ.mol-1
直接氧化法:
2CH4(g)+O2(g)?2CH3OH(g)△H3=-2511kJ.mol-1
(2)工业废气二氧化碳催化加氢也可合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H,在密闭容器中投人1mol CO2和2.75 mol H2在不同条件下发生反应,实验测得平平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示
①二氧化碳合成甲醇正反应的△H<0(填“>”“<”或“=”,下同).
②M、N两点时化学反应速:v(N)<v(M).
③为提高CO2的转化率除可改变温度和压强外,还可采取的措施是增大$\frac{n(H{\;}_{2})}{n(CO{\;}_{2})}$的值
④图中M点时,容器体积为10L,则N点对应的平衡常数K=1.04(填数值保留2位小数)
(3)一定条件下,向容积不变的某密闭容器中加人a mol CO2和b mol H2发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),欲使整个反应过程中CO2的体积分数为恒定值则a与b的关系是a=b.

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14.在25℃、101kPa下,1g甲烷完全燃烧生成CO2和液态水时放热55.65kJ热量,写出该反应的热化学式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.4kJ•mol-1

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1.一定温度下,在2L的密闭容器中加入4mol A和6mol B,发生如下反应:2A(g)+3B(g)?4C(g)+D(g),反应10min后达到平衡,此时D的浓度是0.5mol•L-1.下列说法正确的是(  )
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19.微波是一种高频电磁振荡.微波炉就是利用高频电磁振荡使食品中粒子也产生振荡而发热,现代医学上使用的微波手术刀进行外科手术,其好处主要是使开刀处血液迅速凝固而减少失血,以下关于其作用原理的说法正确的是(  )
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C.微波电流通过手术刀时产生的高温使血液凝固
D.以上说法都正确

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