Question

（10分）“低碳循環(huán)”引起各國的高度重視，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“低碳經濟”正成為科學家研究的主要課題
(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），這種顆粒可用如下氧化法提純，請完成該反應的化學方程式：
___ C+ ___ KMnO₄+6 H₂SO₄ ＝ ____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：
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
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：                      
⑷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                          
②該電池工作時，溶液中的OH^－向______極移動

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負

(1)C化合價由0升至+4，而Mn由+7降至+2，故由化合價的升降守恒可得：5 C + 4KMnO₄ + H₂SO₄ ＝ 5CO₂↑+ 4MnSO₄ + K₂SO₄+ H₂O；再根據K原子守恒可得：5 C + 4KMnO₄ +H₂SO₄ ＝ 5CO₂↑+ 4MnSO₄ + 2K₂SO₄+ H₂O，再根據S及H的守恒，可得5 C + 4KMnO₄ + 6 H₂SO₄ ＝ 5CO₂↑+ 4MnSO₄ + 2K₂SO₄+ 6H₂O
（2）①實驗1中v（CO₂）=v（CO）=0.13mol/(L·min)
此溫度下：K=1.3（650℃）
②實驗2條件下平衡常數(shù)K=0.17（900℃）
由以上可知，升高溫度K減小，平衡左移，正反應為放熱反應
(3)由蓋斯定律（①－②+4×③）可知：
CH₃OH(l)＋O₂(g)=CO(g)＋2H₂O(l)  △H=—442.8kJ/mol
（4）電池總反應為： 2CH₃OH＋ 3O₂(g)+4OH^—＝ 2CO₃^2—＋6H₂O
正極反應為：O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－
負極反應：CH₃OH+8OH^——6e^－＝CO₃^2—＋6H₂O
負極消耗OH^—，故溶液中的OH^－向負極移動