Question

（14分）“低碳循環”引起各國的高度重視，而如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用CO₂，引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經濟”正成為科學家研究的主要課題
（1）用電弧法合成的儲氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質），這種顆粒可用如下氧化法提純，請完成該反應的化學方程式：（系數按順序填在答題卷上）
___ C+ ___ KMnO₄+ ____ H₂SO₄ = ____CO₂↑+ ____MnSO₄ + ____K₂SO₄+ ____H₂O 
（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應
CO（g）＋H₂O（g） CO₂（g）＋H₂（g），得到如下三組數據：

實驗組	溫度℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/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實驗1中以v （CO₂） 表示的反應速率為              （取小數點后二位，下同）。
②該反應為      （填“吸”或“放”）熱反應，實驗2條件下平衡常數K=       。
（3） 某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如下圖所示的電池裝置。

①該電池正極的電極反應為                          。
② 工作一段時間后，測得溶液的pH減小，該電池總反應的化學方程式為                                      。
⑷CO₂在自然界循環時可與CaCO₃反應，CaCO₃是一種難溶物質，其Ksp=2．8×10^—9。CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，現將等體積的CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^—4mo1/L ，則生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小濃度為                   。

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

試題分析：（1）根據氧化還原反應氧化劑、還原劑得失電子數目相等配平，反應中C元素化合價0→+4，Mn元素化合價+7→+2，反應得失電子相等，則有：5C～4KMnO₄，根據質量守恒可確定H₂SO₄的計量數為6，則配平后的計量數分別是：5、4、6、5、4、2、6；
（2）①v（CO₂）=v(CO）==0.13moL/（L?min）；
②實驗1，達平衡時：c（H₂）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.8mol/L，c（H₂O）=0.2mol/L，c（CO）=1.2mol/L，則k=
實驗2，達平衡時：c（H₂）=0.2mol/L，c（CO₂）=0.2mol/L，c（H₂O）=0.3mol/L，c（CO）=0.8mol/L，則k=
則升高溫度平衡常數減小，平衡向逆反應分析移動，說明正反應放熱；
（3）堿性甲醇燃料電池中，負極發生氧化反應，電極反應式為CH₃OH-6e^-+8OH^-+=CO₃^2-+6H₂O，正極發生還原反應，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
則總反應式為2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；
（4）由Ksp（CaCO₃）=c（CO₃^2-）×c（Ca²⁺）,
可知：c（CaCl₂）=c（Ca²⁺）=mol/L，
點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡、反應熱、電化學以及難溶電解質的溶解平衡等問題，題目難度較大，學習中注意相關解答方法的積累。