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）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：______
（4）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置．
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______．
（5）CO₂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）根据氧化还原反应氧化剂、还原剂得失电子数目相等配平；
（2）根据v=结合反应速率之比等于化学计量数之比计算；计算出平衡浓度，根据平衡常数表达式计算；
（3）利用盖斯定律计算；
（4）根据原电池正极发生还原反应书写电极反应式；
（5）根据Ksp（CaCO3）=c（CO32-）×c（Ca2+）计算．
【解析】
（1）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，
故答案为：5、4、6、5、4、2、6；
（2）①v（CO2）=v（CO）==0.13moL/（L•min），故答案为：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===2.67，
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===0.17，
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，
故答案为：放；0.17；
（3）已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
利用盖斯定律将+③可得：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol，
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol；
（4）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，
故答案为：①O2+2H2O+4e-=4OH-；②2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；
（5）由Ksp（CaCO3）=c（CO32-）×c（Ca2+）可知：混合后，c（CaCl2）=c（Ca2+）===2.8×10-5mol/L，
则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为2×2.8×10-5mol/L=5.6×10-5mol/L
故答案为：5.6×10-5mol/L．