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

（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

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^-+=CO₃^2-+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^-=2CO₃^2-+6H₂O；
（4）由Ksp（CaCO₃）=c（CO₃^2-）×c（Ca²⁺）,
可知：c（CaCl₂）=c（Ca²⁺）=mol/L，
点评：本题考查较为综合，涉及化学平衡、反应热、电化学以及难溶电解质的溶解平衡等问题，题目难度较大，学习中注意相关解答方法的积累。