Question

1999年中國十大科技進(jìn)展中的其中一項(xiàng)為：儲(chǔ)氫碳納米管研究獲重大進(jìn)展，用電弧法合成碳納米管，常伴有大量雜質(zhì)--碳納米顆粒．這種碳納米顆�？捎醚趸�汽化法提純．其反應(yīng)式為：K₂Cr₂O₇+C+H₂SO₄→Cr₂（SO₄）₃+K₂SO₄+H₂O+CO₂↑
（1）配平上述反應(yīng)的化學(xué)方程式，并用單線橋法表示出電子轉(zhuǎn)移．

 

K₂Cr₂O₇+

 

C+

 

H₂SO₄-

 

Cr₂（SO₄）₃+

 

K₂SO₄+

 

H₂O+

 

CO₂↑
（2）此反應(yīng)的氧化劑為

 

；氧化產(chǎn)物是

 

．
（3）要使10mL 1.0mol?L^-1的K₂Cr₂O₇溶液被還原，至少要加入

 

mL2.0mol?L^-1的H₂SO₄溶液．
（4）H₂SO₄在上述反應(yīng)中表現(xiàn)出來的性質(zhì)是

 

（填選項(xiàng)編號(hào)）
A．酸性        B．氧化性       C．吸水性          D．脫水性
（5）在配平H₂O₂、KMnO₄、H₂SO₄三者反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)，出現(xiàn)多套配平系數(shù)，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進(jìn)行示蹤實(shí)驗(yàn)（¹⁸O為示蹤原子），證實(shí)生成的氧氣全部是¹⁸O₂，僅據(jù)這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)，回答下列問題：
①H₂O₂僅起還原劑作用的化學(xué)方程式是

 

（填序號(hào)a、b、c）．
②研究三個(gè)化學(xué)方程式各組系數(shù)的變化規(guī)律，寫出符合該規(guī)律的一個(gè)新的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

分析：（1）反應(yīng)中C元素的化合價(jià)由0升高為+4價(jià)，Cr元素的化合價(jià)由+6價(jià)降低為+3價(jià)，結(jié)合質(zhì)量守恒定律進(jìn)行配平；
（2）根據(jù)反應(yīng)中元素的化合價(jià)的變化來判斷氧化劑以及被氧化的元素；
（3）根據(jù)重鉻酸鉀的物質(zhì)的量及反應(yīng)方程式計(jì)算出需要硫酸溶液的體積；
（4）根據(jù)硫酸在反應(yīng)的化合價(jià)是否發(fā)生變化來判斷硫酸在反應(yīng)中表現(xiàn)出來的性質(zhì)；
（5）a.7H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄═2MnSO₄+6O₂↑+K₂SO₄+10H₂O中，Mn元素的化合價(jià)降低，H₂O₂中O元素化合價(jià)升高也降低；
b.5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄═2MnSO₄+5O₂↑+K₂SO₄+8H₂O，Mn元素的化合價(jià)降低，H₂O₂中O元素化合價(jià)升高；
c.9H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄═2MnSO₄+7O₂↑+K₂SO₄+12H₂O，Mn元素的化合價(jià)降低，H₂O₂中O元素化合價(jià)升高也降低；
①H₂O₂僅作還原劑，其O元素的化合價(jià)只升高；
②由化學(xué)計(jì)量數(shù)的變化可知，H₂O₂的系數(shù)增加2，則生成的氧氣系數(shù)增加1，生成水的系數(shù)增加2，以此解答．

解答：解：（1）反應(yīng)中C元素的化合價(jià)由0升高為+4價(jià)，Cr元素的化合價(jià)由+6價(jià)降低為+3價(jià)，由電子守恒可知，C的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3，K₂Cr₂O₇的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2，由質(zhì)量守恒定律可知，配平后的化學(xué)反應(yīng)為：2K₂Cr₂O₇+3C+8H₂SO₄=2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O+3CO₂；反應(yīng)中C元素的化合價(jià)由0升高為+4價(jià)，3個(gè)C轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12e^-，用單線橋法表示出電子轉(zhuǎn)移為；

故答案為：2，3，8，2，2，8，3；；
（2）分析所給物質(zhì)的化合價(jià)氧化劑為K₂Cr₂O₇，還原產(chǎn)物為Cr₂（SO₄）₃，還原劑為C，氧化產(chǎn)物為CO₂，
故答案為：K₂Cr₂O₇；CO₂；
（3）10mL 1.0mol?L^-1的K₂Cr₂O₇溶液中含有K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為：1.0mol?L^-1×0.01L=0.01mol，根據(jù)反應(yīng)方程式2K₂Cr₂O₇+3C+8H₂SO₄=2K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+8H₂O+3CO₂可知，消耗硫酸的物質(zhì)的量為0.04mol，需要2.0mol?L^-1的H₂SO₄溶液的體積為：V=

0.04mol

2.0mol/L

=0.02L=20mL，
故答案為：20；
（4）H₂SO₄在反應(yīng)中各元素的化合價(jià)沒有發(fā)生變化，只表現(xiàn)酸性，故答案為：A；
（5）a.7H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄═2MnSO₄+6O₂↑+K₂SO₄+10H₂O中，Mn元素的化合價(jià)降低，H₂O₂中O元素化合價(jià)升高也降低；
b.5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄═2MnSO₄+5O₂↑+K₂SO₄+8H₂O，Mn元素的化合價(jià)降低，H₂O₂中O元素化合價(jià)升高；
c.9H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄═2MnSO₄+7O₂↑+K₂SO₄+12H₂O，Mn元素的化合價(jià)降低，H₂O₂中O元素化合價(jià)升高也降低；
①H₂O₂僅作還原劑，其O元素的化合價(jià)只升高，2molKMnO₄得到10mol電子，則只有b符合只作還原劑遵循電子守恒，故答案為：b；
②由化學(xué)計(jì)量數(shù)的變化可知，H₂O₂的系數(shù)增加2，則生成的氧氣系數(shù)增加1，生成水的系數(shù)增加2，符合條件的反應(yīng)為：11H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄═2MnSO₄+8O₂↑+K₂SO₄+14H₂O，故答案為：11H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄═2MnSO₄+8O₂↑+K₂SO₄+14H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查氧化還原反應(yīng)方程式的配平，氧化劑、還原劑等概念的了解和判斷，以及有關(guān)氧化還原反應(yīng)的簡單計(jì)算，做題時(shí)注意正確判斷化合價(jià)的變化，從氧化還原反應(yīng)氧化劑和還原劑得失電子數(shù)目相等進(jìn)行配平和計(jì)算．