Question

（16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。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。

（1）CO₂的电子式为：                。

（2）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

（3）甲醇是一种新型燃料，工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO（g）+ 2H₂（g） CH₃OH（g）  △H₁＝－116 kJ·mol^-1

已知： △H₂＝－283 kJ·mol^-1

△H₃＝－242 kJ·mol^-1

则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO ₂和水蒸气时的热化学方程式为                 ；

（4）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的燃料电池装置。

①该电池负极的电极反应为：                           。

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）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下 CO（g）+ 2H₂（g） CH₃OH（g）的平衡常数K =              。

（6）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5.6×10^-5 mol/L ，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为               。

Answer

（1）（2分）

（2）5、4、6 ＝ 5、4、2、6 （2分）

（3）CH3OH（g）+3/2O2（g） CO2（g）+ 2H2O（g） △H＝－651kJ·mol-1（3分）

（4） ① CH3OH + 8OH- - 6e- = CO32- + 6H2O （2分）

② 2CH3OH + 3O2 + 4OH- = 2CO32- + 6H2O （2分）

（5）4 L2 /mol2（3分。）

（6）2×10-4mol/L（2分。没写单位扣1分。）

【解析】

试题分析：（1）CO2的电子式为；（2）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；（3）根据盖斯定律可知：1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程式为CH3OH（g）+3/2O2（g） CO2（g）+ 2H2O（g） △H＝—△H1+△H2+2△H3=－651kJ·mol-1；（4）①由图像可知该电池的负极为甲醇放电，碱性条件下电极方程式为：CH3OH + 8OH- - 6e- = CO32- + 6H2O；正极为氧气放电O2+2H2O+4e-=4OH-，则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2CH3OH + 3O2 + 4OH- = 2CO32- + 6H2O；（5）起始时CO的物质的量均为1mol，根据氢气和一氧化碳的物质的量之比知，氢气的物质的量为1.5mol，一氧化碳的转化率为50%，所以参加反应的CO的物质的量是0.5mol，氢气参加反应的物质的量是1mol，剩余氢气的物质的量是0.5mol，剩余CO的物质的量是0.5mol，生成甲醇的物质的量是0.5mol，c（CO）=c（H2）=c（CH3OH）=0.5mol/L，K= L2/mol2；（5）等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合时，碳酸钠溶液的浓度变为1×10-4mol/L，根据溶度积常数计算，c（Ca2+）=,因为是等体积混合，所以混合前溶液的浓度是混合后的2倍，所以混合前溶液的浓度为1×10-4mol/L×2=2×10-4mol/L。

考点：化学反应原理。