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。
□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)表示的平均反应速率为 （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：
① 2CH3OH(l) +3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O2(g)＝2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ／mol
③ H2O(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。
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______（填“正”或“负”）极移动。
（16分）
（1）5 C+4KMnO4 +6 H2SO4=5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O（3分，物质1分，配平2分）
（2）①0.13mol/(L·min) (2分) ②0.17（2分）； 放热（2分）
（3）2CH3OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(g) ΔH=—709.6kJ/mol或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）观察化学方程式，先找变价元素，再根据化合价变化，用最小公倍数法先配氧化剂和还原剂的系数，最后用观察法配平各物质的系数；碳元素由0价升为+4价，锰元素由+7价降为+2价，二者升降数分别为4、5，则最小公倍数为20，所以该反应为5C+4KMnO4 +6H2SO4=5CO2↑+4MnSO4+2K2SO4+6H2O；（2）①读表中信息，先由定义式求v(CO)，再由系数比求v(CO2)，即v(CO)=
=
=
= 0.13mol/(L·min)（保留两位有效数字），由于
=
，则v(CO2)=v(CO)=0.13mol/(L·min)；②表中实验2有关组分的起始物质的量、平衡物质的量已知，容器体积为2L，由于c=n/V，则：
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
起始浓度（mol/L） 1 0.5 0 0
变化浓度（mol/L） 0.2 0.2 0.2 0.2
平衡浓度（mol/L） 0.8 0.3 0.2 0.2
K=
=
=0.17
若用表中实验1有关组分的起始物质的量、平衡物质的量已知，容器体积为2L，由于c=n/V，则：
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始浓度（mol/L） 2 1 0 0
变化浓度（mol/L） 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡浓度（mol/L） 1.2 0.2 0.8 0.8
K`==
=2.67
650℃→900℃，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；平衡常数由2.67减少为0.17，说明平衡向逆反应方向移动，则逆反应是吸热反应，所以正反应是放热反应；
（3）观察3个热化学方程式，发现①—②可以约去2CO2(g)，根据盖斯定律，则2CH3OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(g) ΔH=—709.6kJ/mol，若系数减半，则CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g) ΔH=—354.8kJ/mol；（4）①甲烷燃料电池的正极反应物是氧气，由于KOH溶液显碱性，根据电子、电荷、原子守恒原理，则正极反应式为O2+4e－+ H2O=4OH－；②电子带负电，电极材料本身不带电，负极流出电子带正电，因此溶液中带负电的氢氧根离子移向负极；而正极流入电子带负电，因此溶液中带正电的阳离子移向正极。
考点：考查化学反应原理，涉及氧化还原反应反应方程式的配平、平均反应速率的计算、化学平衡常数的计算与比较、温度对平衡移动的影响规律的应用、放热反应和吸热反应、盖斯定律、燃料电池的正极反应式、离子定向移动规律的应用等。
阅读快车系列答案[15分]甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：
| 反应过程 | 化学方程式 | 焓变△H (kJ/mol) | 活化能Ea (kJ/mol) |
| 甲烷氧化 | CH4(g)＋2O2(g) CO2(g)＋2H2O(g) | －802.6 | 125.6 |
| CH4(g)＋O2(g)CO2(g)＋2H2(g) | －322.0 | 172.5 | |
| 蒸汽重整 | CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) | 206.2 | 240.1 |
| CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g) | 165.0 | 243.9 |
（1）反应CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)的△H= kJ/mol。（2）在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率 甲烷氧化的反应速率（填大于、小于或等于）。
（3）对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数（记作KP），则反应CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g)的KP＝ ；随着温度的升高，该平衡常数 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）从能量阶段分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于 。
（5）在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图：
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是 。
A．600℃，0.9Mpa B．700℃，0.9MPa C．800℃，1.5Mpa D．1000℃，1.5MPa
②画出600℃，0.1Mpa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间（从常温进料开始即时）
的变化趋势示意图：
（6）如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是 。
（1）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g），得到如下两组数据：
| 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)表示的平均反应速率为 （第二位小数）。
②该反应为 （填“吸热”或“放热”）反应。
③求实验2的平常常数K，要求写出计算过程，结果取二位小数。
（2）已知在常温常压下：
写出甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式 。
（3）甲醇和氧气完全燃烧的反应可以设计为燃料电池，装置如图，该电池通过K2CO3溶液吸收反应生的CO2。则负极的电极反应为 。
（4）CaCO3的KSP=2.8×10¯9。将等体积CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10¯4mol/L，则生成沉淀所需该CaCl2溶液的最小浓度为 。
已知：将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合，无反应发生。若再加入双氧水，将发生反应：H2O2+2H++2I—→2H2O+I2，且生成的I2立即与试剂X反应而被消耗。一段时间后，试剂X将被反应生成的I2完全消耗。由于溶液中的I—继续被H2O2氧化，生成的I2与淀粉作用，溶液立即变蓝。因此，根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间，即可推算反应H2O2+2H++2I—→2H2O+I2的反应速率。
下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录（各实验均在室温条件下进行）：
| 编号 | 往烧杯中加入的试剂及其用量（mL） | 催化剂 | 开始变蓝时间（min） | ||||
| 0.1 mol·Lˉ1 KI溶液 | H2O | 0.01 mol·Lˉ1 X溶液 | 0.1 mol·Lˉ1 双氧水 | 1 mol·Lˉ1 稀盐酸 | |||
| 1 | 20.0 | 10.0 | 10.0 | 20.0 | 20.0 | 无 | 1.4 |
| 2 | 20.0 | m | 10.0 | 10.0 | n | 无 | 2.8 |
| 3 | 10.0 | 20.0 | 10.0 | 20.0 | 20.0 | 无 | 2.8 |
| 4 | 20.0 | 10.0 | 10.0 | 20.0 | 20.0 | 5滴Fe2(SO4)3 | 0.6 |
（1）已知：实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I—→2H2O+I2反应速率的影响。实验2中m= ，n= 。
（2）已知，I2与X反应时，两者物质的量之比为1∶2。按面表格中的X和KI的加入量，加入V（H2O2）>________，才确保看到蓝色。
（3）实验1，浓度c(X)~ t的变化曲线如图，若保持其它条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出实验3、实验4，c(X)~ t的变化曲线图（进行相应的标注）。
（4）实验3表明：硫酸铁能提高反应速率。催化剂能加快反应速率是因为催化剂 (填“提高”或“降低”)了反应活化能。
（5）环境友好型铝—碘电池已研制成功，已知电池总反应为：2Al（s）+3I2（s）
2AlI3（s）。含I—传导有机晶体合成物作为电解质，该电池负极的电极反应为：______________________________，充电时Al连接电源的___________极。 
2NH3(g) △H=－94.4kJ·mol－1。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图示。
5N2O(g)+3H2O(g) △H＞0。平衡混合气中N2与N2O含量与温度的关系如右图。请回答：在400K～600K时，平衡混合气中N2含量随温度的变化规律是 ，导致这种规律的原因是 （任答合理的一条原因）。
控制变量法是研究化学变化规律的重要思想方法。请仔细观察下表中50ml稀盐酸和1g碳酸钙反应的实验数据：
| 实验 序号 | 碳酸钙状态 | c(HCl)/mol·L-1 | 溶液温度/oC | 碳酸钙消失时间/s | |
| 反应前 | 反应后 | ||||
| 1 | 粒状 | 0．5 | 20 | 39 | 400 |
| 2 | 粉末 | 0．5 | 20 | 40 | 60 |
| 3 | 粒状 | 0．6 | 20 | 41 | 280 |
| 4 | 粒状 | 0．8 | 20 | 40 | 200 |
| 5 | 粉末 | 0．8 | 20 | 40 | 30 |
| 6 | 粒状 | 1．0 | 20 | 40 | 120 |
| 7 | 粒状 | 1．0 | 30 | 50 | 40 |
| 8 | 粒状 | 1．2 | 20 | 40 | 90 |
| 9 | 粒状 | 1．2 | 25 | 45 | 40 |
（1）本反应属于__________反应(填“吸热”或“放热”)，反应的离子方程式_____________。
（2）实验6和7表明，___________对反应速率有影响，__________反应速率越快，能表明同一规律的实验还有_____________(填实验序号)。
（3）根据实验1、3、4、6、8可以得出条件对反应速率的影响规律是_____________________。
（4）本实验中影响反应速率的其它因素还有________________，能表明这一规律的实验序号是1、2与____________。
草酸（H2C2O4）溶液与酸性KMnO4溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快。某学习小组结合化学反应原理提出猜想与假设，并设计了一系列实验进行探究。
实验Ⅰ：在2支试管中分别加入5 mL等浓度的H2C2O4溶液，在其中一支试管中先加入少量MnSO4固体再各加入5滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液。记录溶液褪色时间，如表1：
| 试 管 | 未加MnSO4的试管 | 加有MnSO4的试管 |
| 褪色时间 | 30 s | 2 s |
实验Ⅱ：另取2支试管分别加入5 mL等浓度的H2C2O4溶液，在其中一支试管中先加入10滴稀硫酸，再各加入5滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液。记录溶液褪色时间，如表2：
| 试 管 | 未滴加稀硫酸的试管 | 滴加了稀硫酸的试管 |
| 褪色时间 | 100 s | 90 s |
实验Ⅲ：另取3支试管分别加入5 mL等浓度H2C2O4溶液，然后在试管中先分别加入10滴、1 mL、2 mL稀硫酸溶液，再各加入5滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，然后置于温度为65℃的水浴中加热。记录溶液褪色时间，如表3：
| 试 管 | 滴入10滴稀硫酸的试管 | 加入1 mL稀硫酸的试管 | 加入2 mL稀硫酸的试管 |
| 褪色时间 | 70 s | 100 s | 120 s |
（1）实验Ⅰ得出的结论是_____。
（2）比较实验Ⅱ、Ⅲ得出的结论正确的是：_____。[来
①温度对该反应速率有影响
②硫酸对草酸和KMnO4溶液的反应有影响
③加入少量硫酸，可促进草酸和KMnO4溶液反应，而加入大量硫酸，反应速率比较小
④在酸性范围内，pH值越小对反应越有利[
（3）写出草酸溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式：____。实验室利用该反应标定未知浓度H2C2O4溶液，滴定终点的现象是：溶液颜色_____，且30 s不改变。滴定完成后仰视读取KMnO4溶液体积会导致测得H2C2O4溶液的浓度____（选填：偏大、偏小、无影响）。
（4）有同学根据查阅的资料提出KMnO4溶液氧化H2C2O4的反应历程为：
上述实验中，实验_____可证明这个历程是可信的。
常温下，Na2CO3溶液中存在平衡：CO32－+H2O
HCO3－+OH－，下列有关该溶液的说法正确的是
| A．离子浓度：c(Na+)>c(CO32－)>c(OH－)>c(H+) | B．升高温度，平衡向右移动 |
| C．滴入CaCl2浓溶液，溶液的pH增大 | D．加入NaOH固体，溶液的pH减小 |