Question

18．《華北電力大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版》2014年第2期的文章《歐盟暫停征收航空碳排放稅的法律思考》，該文章從歐盟暫停征收航空碳排放稅的背景人手，分析了歐盟征收航空碳排放稅的爭議焦點所在，最后對歐盟暫停征收航空碳排放稅進(jìn)行了評析，并提出征收航空碳排放稅是未來趨勢的觀點，希望在反對聲中換一個視角來闡述征收航空碳排放稅對于環(huán)境保護、技術(shù)革新和國際法的促進(jìn)作用．
（1）用電弧法合成的儲氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質(zhì)），這種顆�？捎萌缦卵趸�法提純，請完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式：
5C+4KMnO₄+6H₂SO₄→5CO₂↑+4MnSO₄+2K₂SO₄+6H₂O
（2）在2L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質(zhì)），生成氣體E和F．當(dāng)溫度分別在T₁和T₂時，測得各物質(zhì)平衡時物質(zhì)的量如下表：

物質(zhì) 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

上述反應(yīng)T₁℃時的平衡常數(shù)為K₁，T₂℃時的平衡常數(shù)為K₂．
①計算：K₁=$\frac{9}{16}$．
②根據(jù)上述信息判斷，溫度T₁和T₂的關(guān)系是（填序號）c．
a．T₁大于T₂    b．T₁小于T₂      c．無法比較
（3）工業(yè)上利用CO和水蒸氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)制取氫氣：
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
已知：2H₂O （g）═2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ/mol，
①寫出CO完全燃燒生成CO₂的熱化學(xué)方程式：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol．
②某溫度下，在一容積可變的容器中，CO轉(zhuǎn)化生成CO₂的反應(yīng)達(dá)到平衡時，CO、O₂和CO₂的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol、和4mol．保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量作如下調(diào)整，可使平衡右移的是：A．
A．均增加1mol   B．均加倍   C．均減少1mol   D．均減半
（4）草酸二甲酯水解產(chǎn)物草酸（H₂C₂O₄）為二元中強酸
①草酸氫鉀溶液中存在如下平衡：
H₂O?H⁺+OH^-、HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-和HC₂O₄^-+H₂O?H₂C₂O₄+OH^-．
②向0.1mol/L的草酸氫鉀溶液里滴加NaOH溶液至中性，此時溶液里各粒子濃度關(guān)系正確的是ad（填序號）．
a．c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）  b．c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）
c．c（Na⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）           d．c（K⁺）＞c（Na⁺）

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中C→CO₂，碳元素化合價由0價升高為+4價，共升高4價，KMnO₄→MnSO₄，Mn元素化合價由+7價降低為+2價，共降低5價，化合價升降最小公倍數(shù)為20，故C的系數(shù)為5，故KMnO₄系數(shù)為4，據(jù)此結(jié)合原子守恒配平其它物質(zhì)的系數(shù)；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NO?N₂+CO₂．
①計算各氣體的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$計算；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；
（3）①已知：Ⅰ．CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
Ⅱ．2H₂O （g）═2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）；
②平衡時CO、O₂和CO₂的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol、和4mol，保持溫度和壓強不變，則三種物質(zhì)的量之比為2：1：2時處于平衡狀態(tài)．
A．CO、O₂和CO₂的物質(zhì)的量分別為5mol、2.5mol、5mol時處于平衡狀態(tài)，均增加1mol等效為前者平衡的基礎(chǔ)上增大0.5molO₂；
B．物質(zhì)的量均加倍 CO、O₂和CO₂的濃度之比與原平衡相同均2：1：2，平衡不移動；
C．CO、O₂和CO₂的物質(zhì)的量分別為3mol、1.5mol、3mol時處于平衡狀態(tài)，均減少1mol等效為前者平衡的基礎(chǔ)上移走0.5molO₂．
D．物質(zhì)的量均減半，CO、O₂和CO₂的濃度之比與原平衡相同均2：1：2，平衡不移動；
（4）①H₂C₂O₄為二元中強酸，HC₂O₄^-在溶液中既發(fā)生電離又發(fā)生水解；
②a．根據(jù)物料守恒判斷；
b．根據(jù)電荷守恒判斷；
c．根據(jù)物料守恒、電荷守恒判斷；
d．若恰好反應(yīng)，c（K⁺）=c（Na⁺），此時溶液呈堿性，故加入的氫氧化鈉的物質(zhì)的量略少些．

解答 解：（1）反應(yīng)中C→CO₂，碳元素化合價由0價升高為+4價，共升高4價，KMnO₄→MnSO₄，Mn元素化合價由+7價降低為+2價，共降低5價，化合價升降最小公倍數(shù)為20，故C的系數(shù)為5，故KMnO₄系數(shù)為4，結(jié)合原子守恒配平后方程式為：5C+4KMnO₄+6H₂SO₄=5CO₂↑+4MnSO₄+2K₂SO₄+6H₂O，
故答案為：5、4、6、5、4、2、6；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NO?N₂+CO₂．
①平衡時c（NO）=$\frac{0.04mol}{2L}$=0.02mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=$\frac{0.03mol}{2L}$=0.015mol/L，故T₁℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K₁=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.015×0.015}{0.0{2}^{2}}$=$\frac{9}{16}$，
故答案為：$\frac{9}{16}$；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，
故答案為：c；
（3）①已知：Ⅰ．CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
Ⅱ．2H₂O （g）═2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol
故答案為：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566 kJ/mol
②平衡時CO、O₂和CO₂的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol、和4mol，保持溫度和壓強不變，則三種物質(zhì)的量之比為2：1：2時處于平衡狀態(tài)．
A．CO、O₂和CO₂的物質(zhì)的量分別為5mol、2.5mol、5mol時處于平衡狀態(tài)，均增加1mol等效為前者平衡的基礎(chǔ)上增大0.5molO₂，平衡正向移動，故A符合；
B．物質(zhì)的量均加倍 CO、O₂和CO₂的濃度之比與原平衡相同均2：1：2，平衡不移動，故B不符合；
C．CO、O₂和CO₂的物質(zhì)的量分別為3mol、1.5mol、3mol時處于平衡狀態(tài)，均減少1mol等效為前者平衡的基礎(chǔ)上移走0.5molO₂，平衡逆向移動，故C不符合；
D．物質(zhì)的量均減半，CO、O₂和CO₂的濃度之比與原平衡相同均2：1：2，平衡不移動，故D不符合，
故選：A；
（4）①H₂C₂O₄為二元中強酸，HC₂O₄^-在溶液中發(fā)生電離與水解，還存在平衡：HC₂O₄^-+H₂O?H₂C₂O₄+OH^-，
故答案為：HC₂O₄^-+H₂O?H₂C₂O₄+OH^-；
②a．碳元素在溶液中存在形式有：HC₂O₄^-、H₂C₂O₄、C₂O₄^2-，根據(jù)物料守恒由c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-），故a正確；
b．根據(jù)電荷守恒有：c（K⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）+c（OH^-），溶液呈中性，則c（H⁺）=c（OH^-），故c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-），故b錯誤；
c．由c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）、c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）可知，c（Na⁺）=c（C₂O₄^2-）-c（H₂C₂O₄），故c錯誤；
d．若恰好反應(yīng)，c（K⁺）=c（Na⁺），此時溶液呈堿性，故加入的氫氧化鈉的物質(zhì)的量略少些，故c（K⁺）＞c（Na⁺），故d正確；
故答案為：ad．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)配平、平衡常數(shù)的計算與運用、等效平衡、熱化學(xué)方程式書寫、離子濃度大小比較等，題目綜合性較大，是對學(xué)生綜合能力的考查，（4）中離子濃度的比較中注意物料守恒、電荷守恒、質(zhì)子恒等式等應(yīng)用，難度中等．