Question

（14分）“低碳循環(huán)”引起各國(guó)的高度重視，而如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題

（1）用電弧法合成的儲(chǔ)氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質(zhì)），這種顆粒可用如下氧化法提純，請(qǐng)完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式：（系數(shù)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(jìn)行反應(yīng)

CO（g）＋H₂O（g） CO₂（g）＋H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度℃	起始量/mol	平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時(shí)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(shí)驗(yàn)1中以v （CO₂） 表示的反應(yīng)速率為              （取小數(shù)點(diǎn)后二位，下同）。

②該反應(yīng)為      （填“吸”或“放”）熱反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)K=       。

（3） 某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如下圖所示的電池裝置。

①該電池正極的電極反應(yīng)為                          。

② 工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減小，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                      。

⑷CO₂在自然界循環(huán)時(shí)可與CaCO₃反應(yīng)，CaCO₃是一種難溶物質(zhì)，其Ksp=2．8×10^—9。CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，現(xiàn)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

【答案】

（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

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)氧化劑、還原劑得失電子數(shù)目相等配平，反應(yīng)中C元素化合價(jià)0→+4，Mn元素化合價(jià)+7→+2，反應(yīng)得失電子相等，則有：5C～4KMnO₄，根據(jù)質(zhì)量守恒可確定H₂SO₄的計(jì)量數(shù)為6，則配平后的計(jì)量數(shù)分別是：5、4、6、5、4、2、6；

（2）①v（CO₂）=v(CO）==0.13moL/（L?min）；

②實(shí)驗(yàn)1，達(dá)平衡時(shí)：c（H₂）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.8mol/L，c（H₂O）=0.2mol/L，c（CO）=1.2mol/L，則k=

實(shí)驗(yàn)2，達(dá)平衡時(shí)：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(shù)減小，平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，說明正反應(yīng)放熱；

（3）堿性甲醇燃料電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-+=CO₃^2-+6H₂O，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，

則總反應(yīng)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，

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義；氧化還原反應(yīng)方程式的配平；熱化學(xué)方程式；原電池和電解池的工作原理；難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡、反應(yīng)熱、電化學(xué)以及難溶電解質(zhì)的溶解平衡等問題，題目難度較大，學(xué)習(xí)中注意相關(guān)解答方法的積累。