Question

（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�？捎萌缦卵趸�法提純，請完成該反應的化學方程式：

 

 C+

 

 KMnO₄+6H₂SO₄=

 

CO₂↑+

 

MnSO₄+

 

K₂SO₄+6H₂O
（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），得到如下二組數(shù)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

①實驗1中以v （CO₂） 表示的反應速率為

 

（保留小數(shù)點后二位數(shù)，下同）．
②實驗2條件下平衡常數(shù)K=

 

，該反應為

 

（填“吸”或“放”）熱反應．
（3）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：

 

（4）某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如圖所示的電池裝置．
①該電池正極的電極反應為

 

．
該電池負極的電極反應為

 

．
②該電池工作時，溶液中的OH^-向

 

極移動．

Answer 1

考點：氧化還原反應方程式的配平,化學電源新型電池,反應速率的定量表示方法,化學平衡的影響因素

專題：

分析：（1）依據氧化還原電子守恒和原子守恒配平書寫；
（2）①依據化學平衡三段式列式結合化學反應速率計算；
②計算實驗1、2達到平衡的平衡常數(shù)比較判斷反應進行的方向；
（3）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（4）①甲醇燃料電池，甲醇在負極失電子發(fā)生氧化反應堿溶液中生成碳酸鹽，正極氧氣得到電子生成氫氧根離子；
②原電池原理可知溶液中陰離子移向負極．

解答： 解：（1）碳元素化合價從0價變化為+4價，錳元素化合價從+7價變化為+2價，依據電子守恒，電子轉移總數(shù)為20，所以碳和二氧化碳前系數(shù)為5，高錳酸鉀和硫酸錳化學式前為4，結合原子守恒配平離子方程式為：5 C+4KMnO₄+6 H₂SO₄=5CO₂↑+4MnSO₄+2K₂SO₄+6H₂O，故答案為：5；4；6；4；2；
（2）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）    4       2         0       0
變化量（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） 表示的反應速率=

1.6mol 2L

6min

=0.13mol/（L?min），故答案為：0.13mol/（L?min）；
 ②實驗1         CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L） 2       1        0         0
變化量（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

=2.7
實驗2           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L） 1       0.5        0       0
變化量（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

=0.17
溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向進行，逆向是吸熱反應，正反應方向是放熱反應；
故答案為：0.17； 放；
（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
依據蓋斯定律①-②得到2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（g）△H=-709.6KJ/mol；
化簡得到甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學方程式：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）△H=-354.8KJ/mol；
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）△H=-354.8KJ/mol；
（4）①甲醇燃料電池，甲醇在負極失電子發(fā)生氧化反應堿溶液中生成碳酸鹽，負極反應為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；正極氧氣得到電子生成氫氧根離子，正極電極反應為：O₂+4e^-+2 H₂O=4OH^-，
故答案為：O₂+4e^-+2 H₂O=4OH^-；CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；　　
②該電池工作時，依據原電池原理可知溶液中的OH^-向負極移動，故答案為：負．

點評：本題考查了氧化還原反應配平，原電池原理的分析判斷，化學平衡影響因素和平衡常數(shù)的計算方法，熱化學方程式計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．