Question

“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视．所以“低碳经

Answer 1

解题思路：（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，然后根据转移电子数计算还原剂的物质的量，带入公式计算质量；

（2）①由表中数据可知，H₂的物质的量变化量为1.6mol，带入v=[△n/V•△t]计算v（H₂），然后根据化学反应速率之比等于化学计量数之比计算v（CO₂），CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）为等体积的反应，实验2达到平衡时CO的体积分数为[1.6mol/2.0mol+1.0mol]；

②实验1中x=2.4+1.6=4，对于氢气的物质的量而言，2×0.40mol＜1.6mol，说明升高温度平衡逆向移动，则该反应为放热反应，因此降低温度平衡正向移动，平衡常数增大；

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；

④A．该反应体系中全部为气体，该反应等物质的量的反应，由M=[m/n]可知，M为定值，所以容器中气体的平均分子量是一个定值，因此不能作为平衡的依据；

B．消耗1mol H₂的同时消耗1mol CO说明正逆反应速率相等，能说明该反应已经达到平衡状态；

C．该反应体系中全部为气体，气体的总质量m为定值，体积固定，由

ρ＝

m

V

可知，密度为一定值，因此不能作为平衡状态的标志；

D．CO₂的体积分数不随时间而变化，说明各物质的浓度保持不变，能说明该反应已经达到平衡状态；

（3）标准状况下的3.36L CO还原NO₂至N₂（CO完全反应）的整个过程中放出的热量，依据题给热化学方程式结合盖斯定律进行合并消去一氧化碳，计算得到．

（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，转移20e^-时，还原剂C为5个原子，2.408×10²⁴个电子发生转移时，还原剂C的个数为6.02×10²³个，则C的物质的量为1mol，质量为1mol×12g/mol=12g，

故答案为：5；4；6；5；4；2；6；12g；

（2）①由表中数据可知，H₂的物质的量变化量为1.6mol，v（H₂）=[1.6mol/2L×6min]=0.13mol/（L•min），CO₂和氢气的化学计量数相等，因此v（CO₂）=v（H₂）=0.13mol/（L•min）；

CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）为等体积的反应，实验2达到平衡时CO的体积分数为[1.6mol/2.0mol+1.0mol]×100%=53.3%，

故答案为：0.13mol/（L•min）；53.3%；

②实验1中x=2.4+1.6=4，对于氢气的物质的量而言，2×0.40mol＜1.6mol，说明升高温度平衡逆向移动，则该反应为放热反应，因此降低温度平衡正向移动，平衡常数增大，

故答案为：降温；

③可根据实验2计算平衡常数，

H₂O（g）+CO（g）

CO₂（g）+H₂（g）

初始 0.5mol/L 1mol/L 0 0

转化 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l

平衡 0.3mol/L 0.8mol/L0.2mol/l 0.2mol/l

K=[0.2×0.2/0.3×0.8]=0.17，

Qc=[2×1.2/2×1.5]=0.8＞K，因此化学反应向逆反应方向移动，所以v_正＜v_逆，

故答案为：＜；

④A．该反应体系中全部为气体，该反应等物质的量的反应，由M=[m/n]可知，M为定值，所以容器中气体的平均分子量是一个定值，因此不能作为平衡的依据；

B．消耗1mol H₂的同时消耗1mol CO说明正逆反应速率相等，能说明该反应已经达到平衡状态；

C．该反应体系中全部为气体，气体的总质量m为定值，体积固定，由ρ＝

m

V可知，密度为一定值，因此不能作为平衡状态的标志；

D．CO₂的体积分数不随时间而变化，说明各物质的浓度保持不变，能说明该反应已经达到平衡状态，

故答案为：BD；

（3）汽车尾气中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂气体，其中氮氧化物是引起光化学烟雾的原因，故NO₂能导致光化学烟雾的形成；

①CO（g）+NO₂（g）⇌NO（g）+CO₂（g）△H=-akJ•mol^-1（a＞0）

②2CO（g）+2NO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）△H=-bkJ•mol^-1（b＞0）

①×2+②得到：4CO（g）+2NO₂（g）⇌4CO₂（g）+N₂（g）△H=-（2a+b）kJ•mol^-1

标准状况下的3.36L CO的物质的量═[3.36L/22.4L/mol]=0.15mol；根据合并得到的热化学方程式可以计算得到标准状况0.15molCO还原NO₂至N₂（CO完全反应）的整个过程中放出的热量为：[1/4]×[0.15mol×（2a+b ）]=

3(2a+b)

80kJ；

故答案为：

3(2a+b)

80kJ；4CO（g）+2NO₂（g）⇌4CO₂（g）+N₂（g）△H=-（2a+b）kJ•mol^-1．

点评：

本题考点： 氧化还原反应方程式的配平；用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学平衡的影响因素；化学平衡状态的判断．

考点点评： 本题综合性强，涉及氧化还原反应的配平、转移电子数的计算、化学平衡的判定以及化学常数的计算、热化学方程式的书写及计算，为高考核心考点，掌握好化学反应原理是解题的关键．