Question

“低碳循環(huán)”引起各國的高度重視，而如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經(jīng)濟”正成為科學家研究的主要課題

(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，請完成該反應的化學方程式：(系數(shù)按順序填在答題卷上)

___ C+ ___ KMnO₄+ ____ H₂SO₄→____CO₂↑+ ____MnSO₄ + ____K₂SO₄+ ____H₂O 

(2)將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應

CO（g）＋H₂O（g）  CO₂（g）＋H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度℃	起始量/mol	平衡量/mol	達到平衡所需時間
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中以v （CO₂） 表示的反應速率為                 （取小數(shù)二位，下同）。

②該反應為      （填“吸”或“放”）熱反應，實驗2條件下平衡常數(shù)K=        。

(3)已知在常溫常壓下：

① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)   ΔH ＝ －1275.6 kJ／mol

② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)   ΔH ＝ －566.0 kJ／mol

③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)   ΔH ＝ －44.0 kJ／mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：                       

⑷某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應原理，設計如圖所示的電池裝置。

①該電池正極的電極反應為                           。

② 工作一段時間后，測得溶液的pH減小，該電池總反應的化學方程式為            。

 

Answer 1

【答案】

（1）5、4、6、5、4、2、6    ⑵①0.13mol/(L·min)    ②放        0.17

⑶ CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l)   ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol 

⑷① O₂ + 2H₂O + 4e^- =  4OH^-    ② 2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^- = 2CO₃^2- + 6H₂O  

【解析】（1）根據(jù)方程式可知，碳的化合價從0價升高到＋4價，失去4個電子；Mn的化合價從＋7價降低到＋2價，得到5個電子，所以根據(jù)電子的得失守恒可知，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是4︰5，則配平后的計量數(shù)分別是5、4、6、5、4、2、6。

（2）（2）①實驗1中平衡時CO減少了1.6mol，所以生成CO₂是1.6mol，濃度是0.8mol/L，則CO₂的反應速率是0.8mol/L÷6min＝0.13mol/(L·min) 。

②升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，所以正反應是放熱反應；實驗2中平衡時CO、水蒸氣、CO₂和氫氣濃度（mol/L）分別是0.8、0.3、0.2、0.2，所以平衡常數(shù)K＝（0.2×0.2）/（0.8×0.3）＝0.17。

（3）根據(jù)蓋斯定律可知，（①－②＋③×4）÷2即得到CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l) ，所以反應熱是（－1275.6 kJ／mol＋566.0 kJ／mol－44.0 kJ／mol×4）÷2＝﹣442.8 kJ∕mol。

（4）①原電池中正極得到電子，所以氧氣在正極通入。由于溶液顯堿性，所以正極的方程式是O₂ + 2H₂O + 4e^- =  4OH^-。

②溶液顯堿性，所以甲醇的氧化產(chǎn)物是碳酸鈉，因此總的反應式是2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^- = 2CO₃^2- + 6H₂O。