Question

（10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：
___ C+ ___ KMnO₄+6 H₂SO₄ ＝ ____CO₂↑+ ____MnSO₄ + ____K₂SO₄+ 6H₂O
(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中以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”或“放”）热反应。
(3)已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)  ΔH ＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH ＝－566.0 kJ／mol
③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝－44.0 kJ／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：                      
⑷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该电池工作时，溶液中的OH^－向______极移动

Answer 1

（1）5 C + 4KMnO₄ + 6 H₂SO₄ ＝ 5CO₂↑+ 4MnSO₄ + 2K₂SO₄+ 6H₂O
（2）①0.13mol/(L·min)    ②0.17  放
（3）CH₃OH(l)＋O₂(g)=CO(g)＋2H₂O(l)  △H=—442.8kJ/mol
（4）①O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－   ②负

(1)C化合价由0升至+4，而Mn由+7降至+2，故由化合价的升降守恒可得：5 C + 4KMnO₄ + H₂SO₄ ＝ 5CO₂↑+ 4MnSO₄ + K₂SO₄+ H₂O；再根据K原子守恒可得：5 C + 4KMnO₄ +H₂SO₄ ＝ 5CO₂↑+ 4MnSO₄ + 2K₂SO₄+ H₂O，再根据S及H的守恒，可得5 C + 4KMnO₄ + 6 H₂SO₄ ＝ 5CO₂↑+ 4MnSO₄ + 2K₂SO₄+ 6H₂O
（2）①实验1中v（CO₂）=v（CO）=0.13mol/(L·min)
此温度下：K=1.3（650℃）
②实验2条件下平衡常数K=0.17（900℃）
由以上可知，升高温度K减小，平衡左移，正反应为放热反应
(3)由盖斯定律（①－②+4×③）可知：
CH₃OH(l)＋O₂(g)=CO(g)＋2H₂O(l)  △H=—442.8kJ/mol
（4）电池总反应为： 2CH₃OH＋ 3O₂(g)+4OH^—＝ 2CO₃^2—＋6H₂O
正极反应为：O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－
负极反应：CH₃OH+8OH^——6e^－＝CO₃^2—＋6H₂O
负极消耗OH^—，故溶液中的OH^－向负极移动