Question

（16分）“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(jì)”正成為科學(xué)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)），這種顆粒可用如下氧化法提純，請完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式，并在方框內(nèi)填上系數(shù)。

□C+□KMnO4+□H2SO4 ＝□CO2↑+□MnSO4 +□K2SO4+□

（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(jìn)行反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下二組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol	平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時間/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①實(shí)驗(yàn)1條件下，反應(yīng)從開始至達(dá)到平衡，以v(CO2)表示的反應(yīng)速率為 （保留小數(shù)點(diǎn)后二位數(shù)，下同）。

②實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)K= ，該反應(yīng)為 （填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。

（3）已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(l) +3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1 ＝－1275.6 kJ/mol

②2CO (g)+ O2(g)＝2CO2(g) ΔH2 ＝－566.0 kJ/mol

③H2O(g)＝H2O(l) ΔH3 ＝－44.0 kJ/mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式： 。

（4）某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如圖所示的電池裝置。

該電池正極的電極反應(yīng)式為 ；該電池工作時，溶液中的OH－向 （填“正”或“負(fù)”）極移動。

Answer 1

（1）5C+4KMnO4 +6 H2SO4＝5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O （3分）

（2）①0.13mol/(L·min) (2分) ②0.17（2分）； 放熱（2分）

（3）CH3OH(l)+O2(g)= CO(g)+2H2O(g) ΔH=-354.8KJ/mol（3分）

（4）①O2 + 4e- + 2 H2O = 4OH—（2分） ②負(fù)（2分）

【解析】

試題分析：（1）高錳酸鉀中錳元素化合價降低（+7）-（+2）=5價，碳元素化合價升高0-（-4）=4價，化合價升降守恒，所以高錳酸鉀前的系數(shù)是4，碳單質(zhì)前的系數(shù)是5，根據(jù)原子守恒，二氧化碳前是5，硫酸錳前是4，硫酸鉀前面是2，根據(jù)硫酸跟守恒，所以硫酸前面是6，據(jù)氧原子和氫原子守恒，產(chǎn)物少6個水分子，故方程式為：5C+4KMnO4 +6 H2SO4＝5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O；（2）①、由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=1.6mol÷2L÷6min=0.13mol/(L·min)；速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（CO2）=v（CO）=0.13mol/（L?min）；③、平衡時CO的物質(zhì)的量為1.6mol，則可列三段式

CO（g）+ H2O（g）? CO2（g）+ H2（g），

開始（mol）：2 1 0 0

變化（mol）：0.4 0.4 0.4 0.4

平衡（mol）：1.6 0.6 0.4 0.4

該反應(yīng)前后氣體體積不變，故利用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，故900℃時該反應(yīng)平衡常數(shù)k==0.17，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)（2）已知：①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（1）△H=-1275.6kJ/mol,②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol，③ H2O(g)＝H2O(l) ΔH3 ＝－44.0 kJ/mol根據(jù)蓋斯定律，①-②得2CH3OH（1）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（g），故△H=（-1275.6kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）=-709.6 kJ/mol即CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H=-354.8kJ/mol，（3）①電池反應(yīng)原理甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極放電，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，在正極放電，反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-，②負(fù)極失電子產(chǎn)生大量正電荷，則該電池工作時，溶液中的OH－向負(fù)極。

考點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)原理。