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。

（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，并在方框内填上系数。

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

（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)，得到如下二组数据：

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

①实验1条件下，反应从开始至达到平衡，以v(CO2)表示的反应速率为 （保留小数点后二位数，下同）。

②实验2条件下平衡常数K= ，该反应为 （填“吸热”或“放热”）反应。

（3）已知在常温常压下：

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

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气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。

该电池正极的电极反应式为 ；该电池工作时，溶液中的OH－向 （填“正”或“负”）极移动。

Answer 1

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

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

【解析】

试题分析：（1）高锰酸钾中锰元素化合价降低（+7）-（+2）=5价，碳元素化合价升高0-（-4）=4价，化合价升降守恒，所以高锰酸钾前的系数是4，碳单质前的系数是5，根据原子守恒，二氧化碳前是5，硫酸锰前是4，硫酸钾前面是2，根据硫酸跟守恒，所以硫酸前面是6，据氧原子和氢原子守恒，产物少6个水分子，故方程式为：5C+4KMnO4 +6 H2SO4＝5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O；（2）①、由表中数据可知，CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=1.6mol÷2L÷6min=0.13mol/(L·min)；速率之比等于化学计量数之比，故v（CO2）=v（CO）=0.13mol/（L?min）；③、平衡时CO的物质的量为1.6mol，则可列三段式

CO（g）+ H2O（g）? CO2（g）+ H2（g），

开始（mol）：2 1 0 0

变化（mol）：0.4 0.4 0.4 0.4

平衡（mol）：1.6 0.6 0.4 0.4

该反应前后气体体积不变，故利用物质的量代替浓度计算平衡常数，故900℃时该反应平衡常数k==0.17，则该反应为放热反应（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根据盖斯定律，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电池反应原理甲醇发生氧化反应，在负极放电，氧气发生还原反应，在正极放电，反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，②负极失电子产生大量正电荷，则该电池工作时，溶液中的OH－向负极。

考点：化学反应原理。