Question

（14分）“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“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题

（1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式：（系数按顺序填在答题卷上）

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

（2）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应

CO（g）＋H₂O（g） CO₂（g）＋H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
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实验1中以v （CO₂） 表示的反应速率为              （取小数点后二位，下同）。

②该反应为      （填“吸”或“放”）热反应，实验2条件下平衡常数K=       。

（3） 某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如下图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应为                          。

② 工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为                                      。

⑷CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=2．8×10^—9。CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^—4mo1/L ，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为                   。

Answer

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

（2）①0．13mol/L·min,②放,0．17

（3）①O2 + 2H2O + 4e- =4OH-

②2CH3OH + 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6H2O

（4） 5．6×10-5mol/L

【解析】

试题分析：（1）根据氧化还原反应氧化剂、还原剂得失电子数目相等配平，反应中C元素化合价0→+4，Mn元素化合价+7→+2，反应得失电子相等，则有：5C～4KMnO4，根据质量守恒可确定H2SO4的计量数为6，则配平后的计量数分别是：5、4、6、5、4、2、6；

（2）①v（CO2）=v(CO）==0.13moL/（L?min）；

②实验1，达平衡时：c（H2）=0.8mol/L，c（CO2）=0.8mol/L，c（H2O）=0.2mol/L，c（CO）=1.2mol/L，则k=

实验2，达平衡时：c（H2）=0.2mol/L，c（CO2）=0.2mol/L，c（H2O）=0.3mol/L，c（CO）=0.8mol/L，则k=

则升高温度平衡常数减小，平衡向逆反应分析移动，说明正反应放热；

（3）碱性甲醇燃料电池中，负极发生氧化反应，电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-+=CO32-+6H2O，正极发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，

则总反应式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；

（4）由Ksp（CaCO3）=c（CO32-）×c（Ca2+）,

可知：c（CaCl2）=c（Ca2+）=mol/L，

考点：化学平衡常数的含义；氧化还原反应方程式的配平；热化学方程式；原电池和电解池的工作原理；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质。