题目内容
“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．
（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 |
②实验2条件下平衡常数K=
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/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，设计如右图所示 的电池装置．
①该电池正极的电极反应式为：
②该电池工作时，溶液中的OH-向
考点：化学平衡的计算,氧化还原反应方程式的配平,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）依据氧化还原电子守恒和原子守恒配平书写；
（2）①依据化学平衡三段式列式结合化学反应速率计算；
②计算实验1、2达到平衡的平衡常数比较判断反应进行的方向；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（4）①甲醇燃料电池，甲醇在负极失电子发生氧化反应碱溶液中生成碳酸盐，正极氧气得到电子生成氢氧根离子；
②原电池原理可知溶液中阴离子移向负极；
（2）①依据化学平衡三段式列式结合化学反应速率计算；
②计算实验1、2达到平衡的平衡常数比较判断反应进行的方向；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（4）①甲醇燃料电池，甲醇在负极失电子发生氧化反应碱溶液中生成碳酸盐，正极氧气得到电子生成氢氧根离子；
②原电池原理可知溶液中阴离子移向负极；
解答：
解：（1）碳元素化合价从0价变化为+4价，锰元素化合价从+7价变化为+2价，依据电子守恒，电子转移总数为20，所以碳和二氧化碳前系数为5，高锰酸钾和硫酸锰化学式前为4，结合原子守恒配平离子方程式为：5 C+4KMnO4+6 H2SO4=5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O；
故答案为：5、4、6、5、4、2、6；
（2）①依据化学平衡三段式列式计算，
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol） 4 2 0 0
变化量（mol） 1.6 1.6 1.6 1.6
平衡量（mol） 2.4 0.4 1.6 1.6
所以以v （CO2） 表示的反应速率=
=0.13mol/（L?min）；
故答案为：0.13mol/（L?min）；
②实验1 CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol/L） 2 1 0 0
变化量（mol/L） 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡量（mol/L） 1.2 0.2 0.8 0.8
K1=
=2.7
实验2 CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol/L） 1 0.5 0 0
变化量（mol/L） 0.2 0.2 0.2 0.2
平衡量（mol/L） 0.8 0.3 0.2 0.2
K2=
=0.17
温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应方向是放热反应；
故答案为：0.17； 放热；
（3）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
依据盖斯定律①-②得到2CH3OH（l）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（g）△H=-709.6KJ/mol；
化简得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H=-354.8KJ/mol；
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H=-354.8KJ/mol；
（4）①甲醇燃料电池，甲醇在负极失电子发生氧化反应碱溶液中生成碳酸盐，正极氧气得到电子生成氢氧根离子，正极电极反应为：O2+4e-+2 H2O=4OH-；
故答案为：O2+4e-+2 H2O=4OH-；
②该电池工作时，依据原电池原理可知溶液中的OH-向负极移动；
故答案为：负；
故答案为：5、4、6、5、4、2、6；
（2）①依据化学平衡三段式列式计算，
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol） 4 2 0 0
变化量（mol） 1.6 1.6 1.6 1.6
平衡量（mol） 2.4 0.4 1.6 1.6
所以以v （CO2） 表示的反应速率=
| ||
| 6min |
故答案为：0.13mol/（L?min）；
②实验1 CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol/L） 2 1 0 0
变化量（mol/L） 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡量（mol/L） 1.2 0.2 0.8 0.8
K1=
| 0.8×0.8 |
| 1.2×0.2 |
实验2 CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol/L） 1 0.5 0 0
变化量（mol/L） 0.2 0.2 0.2 0.2
平衡量（mol/L） 0.8 0.3 0.2 0.2
K2=
| 0.2×0.2 |
| 0.8×0.3 |
温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应方向是放热反应；
故答案为：0.17； 放热；
（3）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
依据盖斯定律①-②得到2CH3OH（l）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（g）△H=-709.6KJ/mol；
化简得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H=-354.8KJ/mol；
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H=-354.8KJ/mol；
（4）①甲醇燃料电池，甲醇在负极失电子发生氧化反应碱溶液中生成碳酸盐，正极氧气得到电子生成氢氧根离子，正极电极反应为：O2+4e-+2 H2O=4OH-；
故答案为：O2+4e-+2 H2O=4OH-；
②该电池工作时，依据原电池原理可知溶液中的OH-向负极移动；
故答案为：负；
点评：本题考查了氧化还原反应配平，原电池原理的分析判断，化学平衡影响因素和平衡常数的计算方法，热化学方程式计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．
练习册系列答案
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下列测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的实验方案中，不合理的是（ ）
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